Локальные морфогенетические триггеры и определение компетенции клеток меристемы родительского корня в инициации развития боковых корней у Тыквенных

Номер гранта:14-04-01413
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Демченко К.Н.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект направлен на выяснение молекулярно-генетических и гормональных механизмов контроля одной из стратегий образования органов высшего растения – инициации боковых корней в меристеме родительского корня. Инициация бокового корня является перспективной моделью для изучения изменения программы развития растительной клетки. Во время инициации происходит переключение программы развития клеток перицикла с программы функционирования клетки в пределах ткани на программу инициальной клетки примордия, что приводит также к смене идентичности клетки. Тем более не изучен данный процесс у представителей семейства Тыквенные, отличающихся инициацией и формированием бокового корня в меристеме родительского корня. Данный проект является логическим продолжением работ, поддержанных РФФИ в предыдущие годы. В ходе реализации проекта РФФИ 11-04-02022-а были получены новые оригинальные данные о существовании альтернативной модели регуляции инициации бокового корня у Тыквенных. Убедительно показано отсутствие максимума клеточного ответа на ауксин на самых ранних этапах инициации примордия бокового корня, предшествующих первым периклинальным делениям в перицикле. В ходе выполнения данного проекта будет проведено изучение ауксин-независимого пути инициации бокового корня и вклад в этот процесс гена ALF4. Планируется локализовать экспрессию этого гена в меристеме родительского корня у кабачка (Cucurbita pepo) и огурца (Cucumis sativus). Для решения этих задач будут получены трансгенные корни кабачка, несущие конструкции промотора ALF4, слитые с репортерными генами, что позволит охарактеризовать пространственное распределение транскрипционной активности. Значительную часть проекта составят работы по изучению роли этого гена в инициации бокового корня у тыквенных путем манипуляции уровня его экспрессии в тканях корня (создание RNAi конструктов и конструктов с повышенной экспрессией). Также предполагается изучение роли ауксина во вторичном корнеобразовании и при механической индукции ветвления корня кабачка. Кроме того, будут начаты работы по стабильной трансформации кабачка ауксин-чувствительной конструкцией DR5. Также планируется анализ транскриптома участков меристемы в зоне инициации бокового корня для определения круга генов непосредственно вовлекаемых на ранних этапах инициации бокового корня у Тыквенных. Анализ полученных в ходе работы над проектом результатов выявит базовые молекулярно-генетические механизмы ветвления корневой системы высших растений

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Целью данного Проекта было выяснение базовых молекулярно-генетических и физиологических механизмов контроля программы развития клеток при образовании органов высшего растения – инициации боковых корней в меристеме родительского корня у Тыквенных. Впервые проведены работы по выявлению начальных клеточных событий в инициации бокового корня Тыквенных, а также по анализу роли фитогормона ауксина в определении компетенции клеток материнского корня к инициации бокового. Выполнена объемная реконструкция формирования локального максимума клеточного ответа на ауксин при определении судьбы клеток и последующей инициации бокового корня у кабачка (Cucurbita pepo). Показано формирование локального максимума ответа на ауксин в клетках перицикла и эндодермы до перехода этих клеток к антиклинальным делениям, инициирующим боковой корень. Результаты, полученные в ходе выполнения работ, однозначно свидетельствуют, что начальные этапы детерминации клеток перицикла и эндодермы, а также их переход к первому антиклинальному делению у Тыквенных идентичны с таковыми процессами у Arabidopsis и других растений, для которых характерна инициация бокового корня выше зоны растяжения. Первыми делениями, приводящими к инициации бокового корня, являются антиклинальные деления пары сестринских клеток, вне зависимости от места его инициации. Отличием Тыквенных является отсутствие неравных антиклинальных делений и миграции ядер, так как все процессы инициации проходят в меристеме корня, где клетки ещё не прошли растяжение. В ходе реализации Проекта были проведены работы по анализу роли гена ALF4 (ABERRANT LATERAL ROOT FORMATION 4) при инициации бокового корня у кабачка. Показано, что промотор данного гена активен во всех зонах корня от его кончика до основания в тканях центрального цилиндра главного и боковых корней, а также в примордиях бокового корня. Анализ вовлечения данного гена в процесс инициации бокового корня проводили с применением манипуляции его экспрессией. Были получены трансгенные корни, несущие вставку для подавления экспрессии ALF4 (РНК интерференция (RNAi)). В них наблюдалось снижение уровня экспрессии ALF4 в 2 раз относительно растений, трансформированных пустым вектором для RNAi. Плотность боковых корней у таких растений достоверно снижалась. Кроме того, можно поставить под сомнение роль гена ALF4 в ауксин-независимом пути регуляции инициации бокового корня. ALF4, вероятно, вовлечен в регуляцию способности клеток, формирующих боковой корень, к продолжению и/или возобновлению пролиферации. Полученные данные вносят существенный вклад в понимание клеточных, молекулярно-генетических и физиологических механизмов корнеобразования, а также проливают свет на характер эволюции ветвления корня наземных растений.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 29.03.2024.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0