• Print
Details
Митюшкина Т. Ю.*, Щенникова А. В.**, Долгов С.В.*, Шульга О. А.**

* "Биотрон", филиал Института биоорганической химии, Российская Академия Наук
142290, Пущино, Московская область, Россия, e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
** Центр «Биоинженерия», Российская Академия Наук, 117312, Москва, Россия

 

Процессы формирования цветковой меристемы были хорошо исследованы с использованием мутантов по развитию Arabidopsis thaliana. Ключевую роль в регуляции дифференцировки и формировании органов цветка играют гены, кодирующие факторы транскрипции, принадлежащие MADS-семейству. MADS-белки обнаружены у всех растений и демонстрируют высокий консерватизм модели работы. Ген APETALA1 (АР1) A.thaliana выполняет двойную функцию – определяет идентичность цветковой меристемы (и тем самым время цветения) и участвует в формировании органов околоцветника. Считается, что при экспрессии в гетерологичной системе структурно гомологичные белки демонстрируют сохранение своей функции. Так, конститутивная экспрессия АР1 и его гомологов обычно вызывает раннее цветение и низкорослый фенотип у трансгенных растений любых видов. Кроме того, в трансгенных растениях A.thaliana показано формирование сложного терминального цветка. Гены, гомологичные АР1, выделены из хризантемы (Chrysanthemum morifolium) – CDM111, и подсолнечника (Helianthus annuus) – HAM92 и HAM75. Хотя паттерн их экспрессии отличается от АР1, конститутивная экспрессия этих генов в ap1-1 мутантных растениях A.thaliana восстанавливает функцию АР1. Предполагается, что гомологичные AP1 гены сложноцветных определяют время цветения и участвуют в развитии околоцветника, и, вероятно, плодолистиков.

Для выяснения функции CDM111, HAM75 и HAM92 были получены трансгенные хризантемы сорта “White Snowdon” с конститутивной экспрессией соответствующих генов. В результате агробактериальной трансформации листовых дисков были получены 30 линий с геном CDM111, 25 линий – с HAM75 и 20 линий – с HAM92. Результаты ПЦР анализа показали, что селективный nptII и целевой гены присутствуют во всех трансгенных линиях хризантем. Экспрессия встроенных генов была подтверждена методом ОТ-ПЦР.

Хризантема – это растение короткого дня. Влияние трансгенов на развитие растений оценивали в сравнении с нетрансгенным контролем при выращивании в теплице в контролируемых условиях. Как в трансгенных, так и в контрольных растениях закладка соцветия и переход к цветению происходили только в условиях короткого дня. Однако, цвести трансгенные растения начинали на 14-20 дней раньше контроля. Кроме того, в начале индукционного периода трансгенные хризантемы опережали контроль в росте в среднем на две-три недели. Генеративное развитие трансгенных линий также сокращалось на 7-14 дней по сравнению с контролем. Тем не менее, на момент окончания цветения фенотипические характеристики (высота стебля, количество листьев, форма и размер соцветия) трансгенных растений и хризантем исходного сорта не различались. Ранее было показано, что конститутивная экспрессия генов CDM111, HAM75 и HAM92 в A.thaliana и Nicotiana tabacum вызывала не только раннее цветение, но и низкорослость растений, что проявлялось в укороченном стебле, удлиненных междоузлиях и уменьшенном количестве листьев. То есть, в гетерологичных системах факторы CDM111, HAM75 и HAM92 вели себя подобно АР1, а в гомологичной – демонстрировали существенные отличия. Таким образом, впервые показано, что конститутивная экспрессия одних и тех же генов в разных видах растений может вызывать разный эффект и приводить к неоднозначному толкованию функций продуктов этих генов.