* "Áèîòðîí", ôèëèàë Èíñòèòóòà áèîîðãàíè÷åñêîé õèìèè, Ðîññèéñêàÿ Àêàäåìèÿ Íàóê
142290, Ïóùèíî, Ìîñêîâñêàÿ îáëàñòü, Ðîññèÿ, e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
** Öåíòð «Áèîèíæåíåðèÿ», Ðîññèéñêàÿ Àêàäåìèÿ Íàóê, 117312, Ìîñêâà, Ðîññèÿ

 

Ïðîöåññû ôîðìèðîâàíèÿ öâåòêîâîé ìåðèñòåìû áûëè õîðîøî èññëåäîâàíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ìóòàíòîâ ïî ðàçâèòèþ Arabidopsis thaliana. Êëþ÷åâóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè äèôôåðåíöèðîâêè è ôîðìèðîâàíèè îðãàíîâ öâåòêà èãðàþò ãåíû, êîäèðóþùèå ôàêòîðû òðàíñêðèïöèè, ïðèíàäëåæàùèå MADS-ñåìåéñòâó. MADS-áåëêè îáíàðóæåíû ó âñåõ ðàñòåíèé è äåìîíñòðèðóþò âûñîêèé êîíñåðâàòèçì ìîäåëè ðàáîòû. Ãåí APETALA1 (ÀÐ1) A.thaliana âûïîëíÿåò äâîéíóþ ôóíêöèþ – îïðåäåëÿåò èäåíòè÷íîñòü öâåòêîâîé ìåðèñòåìû (è òåì ñàìûì âðåìÿ öâåòåíèÿ) è ó÷àñòâóåò â ôîðìèðîâàíèè îðãàíîâ îêîëîöâåòíèêà. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ïðè ýêñïðåññèè â ãåòåðîëîãè÷íîé ñèñòåìå ñòðóêòóðíî ãîìîëîãè÷íûå áåëêè äåìîíñòðèðóþò ñîõðàíåíèå ñâîåé ôóíêöèè. Òàê, êîíñòèòóòèâíàÿ ýêñïðåññèÿ ÀÐ1 è åãî ãîìîëîãîâ îáû÷íî âûçûâàåò ðàííåå öâåòåíèå è íèçêîðîñëûé ôåíîòèï ó òðàíñãåííûõ ðàñòåíèé ëþáûõ âèäîâ. Êðîìå òîãî, â òðàíñãåííûõ ðàñòåíèÿõ A.thaliana ïîêàçàíî ôîðìèðîâàíèå ñëîæíîãî òåðìèíàëüíîãî öâåòêà. Ãåíû, ãîìîëîãè÷íûå ÀÐ1, âûäåëåíû èç õðèçàíòåìû (Chrysanthemum morifolium) – CDM111, è ïîäñîëíå÷íèêà (Helianthus annuus) – HAM92 è HAM75. Õîòÿ ïàòòåðí èõ ýêñïðåññèè îòëè÷àåòñÿ îò ÀÐ1, êîíñòèòóòèâíàÿ ýêñïðåññèÿ ýòèõ ãåíîâ â ap1-1 ìóòàíòíûõ ðàñòåíèÿõ A.thaliana âîññòàíàâëèâàåò ôóíêöèþ ÀÐ1. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ãîìîëîãè÷íûå AP1 ãåíû ñëîæíîöâåòíûõ îïðåäåëÿþò âðåìÿ öâåòåíèÿ è ó÷àñòâóþò â ðàçâèòèè îêîëîöâåòíèêà, è, âåðîÿòíî, ïëîäîëèñòèêîâ.

Äëÿ âûÿñíåíèÿ ôóíêöèè CDM111, HAM75 è HAM92 áûëè ïîëó÷åíû òðàíñãåííûå õðèçàíòåìû ñîðòà “White Snowdon” ñ êîíñòèòóòèâíîé ýêñïðåññèåé ñîîòâåòñòâóþùèõ ãåíîâ.  ðåçóëüòàòå àãðîáàêòåðèàëüíîé òðàíñôîðìàöèè ëèñòîâûõ äèñêîâ áûëè ïîëó÷åíû 30 ëèíèé ñ ãåíîì CDM111, 25 ëèíèé – ñ HAM75 è 20 ëèíèé – ñ HAM92. Ðåçóëüòàòû ÏÖÐ àíàëèçà ïîêàçàëè, ÷òî ñåëåêòèâíûé nptII è öåëåâîé ãåíû ïðèñóòñòâóþò âî âñåõ òðàíñãåííûõ ëèíèÿõ õðèçàíòåì. Ýêñïðåññèÿ âñòðîåííûõ ãåíîâ áûëà ïîäòâåðæäåíà ìåòîäîì ÎÒ-ÏÖÐ.

Õðèçàíòåìà – ýòî ðàñòåíèå êîðîòêîãî äíÿ. Âëèÿíèå òðàíñãåíîâ íà ðàçâèòèå ðàñòåíèé îöåíèâàëè â ñðàâíåíèè ñ íåòðàíñãåííûì êîíòðîëåì ïðè âûðàùèâàíèè â òåïëèöå â êîíòðîëèðóåìûõ óñëîâèÿõ. Êàê â òðàíñãåííûõ, òàê è â êîíòðîëüíûõ ðàñòåíèÿõ çàêëàäêà ñîöâåòèÿ è ïåðåõîä ê öâåòåíèþ ïðîèñõîäèëè òîëüêî â óñëîâèÿõ êîðîòêîãî äíÿ. Îäíàêî, öâåñòè òðàíñãåííûå ðàñòåíèÿ íà÷èíàëè íà 14-20 äíåé ðàíüøå êîíòðîëÿ. Êðîìå òîãî, â íà÷àëå èíäóêöèîííîãî ïåðèîäà òðàíñãåííûå õðèçàíòåìû îïåðåæàëè êîíòðîëü â ðîñòå â ñðåäíåì íà äâå-òðè íåäåëè. Ãåíåðàòèâíîå ðàçâèòèå òðàíñãåííûõ ëèíèé òàêæå ñîêðàùàëîñü íà 7-14 äíåé ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì. Òåì íå ìåíåå, íà ìîìåíò îêîí÷àíèÿ öâåòåíèÿ ôåíîòèïè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè (âûñîòà ñòåáëÿ, êîëè÷åñòâî ëèñòüåâ, ôîðìà è ðàçìåð ñîöâåòèÿ) òðàíñãåííûõ ðàñòåíèé è õðèçàíòåì èñõîäíîãî ñîðòà íå ðàçëè÷àëèñü. Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî êîíñòèòóòèâíàÿ ýêñïðåññèÿ ãåíîâ CDM111, HAM75 è HAM92 â A.thaliana è Nicotiana tabacum âûçûâàëà íå òîëüêî ðàííåå öâåòåíèå, íî è íèçêîðîñëîñòü ðàñòåíèé, ÷òî ïðîÿâëÿëîñü â óêîðî÷åííîì ñòåáëå, óäëèíåííûõ ìåæäîóçëèÿõ è óìåíüøåííîì êîëè÷åñòâå ëèñòüåâ. Òî åñòü, â ãåòåðîëîãè÷íûõ ñèñòåìàõ ôàêòîðû CDM111, HAM75 è HAM92 âåëè ñåáÿ ïîäîáíî ÀÐ1, à â ãîìîëîãè÷íîé – äåìîíñòðèðîâàëè ñóùåñòâåííûå îòëè÷èÿ. Òàêèì îáðàçîì, âïåðâûå ïîêàçàíî, ÷òî êîíñòèòóòèâíàÿ ýêñïðåññèÿ îäíèõ è òåõ æå ãåíîâ â ðàçíûõ âèäàõ ðàñòåíèé ìîæåò âûçûâàòü ðàçíûé ýôôåêò è ïðèâîäèòü ê íåîäíîçíà÷íîìó òîëêîâàíèþ ôóíêöèé ïðîäóêòîâ ýòèõ ãåíîâ.