СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ГЕНЕТИКИ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ
Abstract
Генетика развития изучает процесс реализации генетической информации в ходе индивидуального развития, т. е. путь от гена к признаку. Развитие организма включает в себя такие понятия, как рост и дифференцировка. Рост – это количественные, а дифференцировка – качественные изменения в организме. Дифференцировка может осуществляться на всех уровнях организации – клеточном, тканевом, органном. Органный уровень дифференцировки часто обозначают термином «морфогенез».
Большой вклад в создание основ генетики развития внесли отечественные ученые. Несомненная роль в развитии этой науки принадлежит М.Е. Лобашеву, Н.К. Кольцову, Б.Л. Астаурову, Н.В. Тимофееву-Ресовскому. На первых этапах своего существования, в 20–50-е годы ХХ в., генетика развития носила описательный характер, отвечала на вопрос: как выглядит объект и носила название «феногенетика». С 60-х годов ХХ в. начался новый этап генетики развития, который можно обозначить как «молекулярно-генетический», позволивший отвечать на вопрос: почему так выглядит объект. Сегодня благодаря реализации геномных проектов и развитию новых методов проведения исследований, начали открываться молекулярно-генетические механизмы развития многоклеточных организмов.
Основная задача генетики развития – расшифровка программ развития, т. е. изучение молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе принципов управления онтогенезом.
About the Author
Л. Лутова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет», Санкт-Петербург, Россия
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Додуева И.Е., Юрлова Е.В., Осипова М.А., Лутова Л.А. CLE-пептиды – универсальные регуляторы развития меристем // Физиол. растений. 2012. Т. 59. С. 1–15.
2. Додуева И.Е., Кирюшкин А.С., Юрлова Е.В. и др. Влияние цитокининов на экспрессию генов CLE редиса // Физиол. растений. 2013. Т. 60. С. 399–407.
3. Ежова Т.А., Лебедева О.В., Огаркова О.А. Arabidopsis thaliana – модельный объект генетики растений. М.: МАКС Пресс, 2003.
4. Лутова Л.А., Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А. Генетика развития растений. СПб.: Изд-во Н-Л, 2010.
5. Лутова Л.А., Додуева И.Е. Роль меристемоспецифичных генов растений в формировании генетических опухолей // Онтогенез. 2007. Т. 38. № 6. С. 350–362.
6. Лутова Л.А., Долгих Е.А., Додуева И.Е. и др. Изучение системного контроля деления и дифференцировки клеток растений на примере опухолевого роста у редиса // Генетика. 2008. Т. 44. С. 1075–1083.
7. Нарбут С.И. Генетическая опухоль, полученная при инбридинге у редиса // Вестн. Ленингр. ун-та. 1967. Т. 15. С. 144–149.
8. Осипова М.А., Долгих Е.А., Лутова Л.А. Особенности экспрессии меристем-специфичного гена WOX5 при органогенезе клубеньков бобовых растений // Онтогенез. 2011. Т. 42. С. 1–13.
9. The Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the fl owering plant Arabidopsis thaliana // Nature. 2000. V. 408. P. 796–815.
10. Bowman J.L., Eshed Y. Formation and maintenance of the shoot apical meristem // Trends Plant Sci. 2000. V. 5. P. 110–115.
11. Burglin T.R. The PBC domain contains a MEINOX domain: coevolution of Hox and TALE homeobox genes // Develop. Genes Evol. 1998. V. 208. P. 113–116.
12. Clark S.E., Jacobsen S.E., Levin J.Z., Meyerowitz E.M. The CLAVATA and SHOOT MERISTEMLESS loci competitively regulate meristem activity in Arabidopsis // Development. 1996. V. 122. P. 1567–1575.
13. Dodsworth S. A diverse and intricate signalling network regulates stem cell fate in the shoot apical meristem // Develop. Biol. 2009. V. 336. P. 1–9.
14. Hamant O., Pautot V. Plant development: a TALE story // Comptes Rendus Biol. 2010. V. 333. P. 371–381.
15. Hay A., Tsiantis M. A KNOX family TALE // Curr. Opi. Plant Biol. 2009. V. 12. No. 5. P. 593–598.
16. Heckmann A.B., Lombardo F., Miwa H. et al. Lotus japonicus nodulation requires two GRAS domain regulators, one of which is functionally conserved in a non-legume // Plant Physiol. 2006. V. 142. P. 1739–1750.
17. Hirsch S., Oldroyd G.E. GRAS-domain transcription factors that regulate plant development // Plant Signaling Behav. 2009. V. 4. P. 698–700.
18. Ito Y., Nakanomyo I., Motose H. et al. Dodeca-CLE peptides as suppressors of plant stem cell differentiation // Science. 2006. V. 313. P. 842–845.
19. Janssen B.J., Williams A., Chen J.J. et al. Isolation and characterization of two knotted-like homeobox genes from tomato // Plant Mol. Biol. 1998. V. 36. P. 417–425.
20. Jasinski S., Piazza P., Craft J. et al. KNOX action in Arabidopsis is mediated by coordinate regulation of cytokinin and gibberellin activities // Curr. Biol. 2005. V. 6. P. 1560–1565.
21. Kerstetter R., Vollbrecht E., Lowe B. et al. Sequence analysis and expression patterns divide the maize knotted1-like homeobox genes into two classes // Plant Cell. 1994. V. 6. P. 1877–1887.
22. Krizek B.A., Fletcher J.C. Molecular mechanisms of fl ower development: an armchair guide // Nature Rev. Genetics. 2005. V. 6. P. 688–698.
23. Leibfried A., To J.P., Busch W. et al. WUSCHEL controls meristem function by direct regulation of cytokinin-inducible response regulators // Nature. 2005. V. 438. P. 1172–1175.
24. Matveeva T.V., Frolova N.V., Smets R. et al. Hormonal control of tumor formation in radish // J. Plant Growth Regulation. 2004. V. 23. P. 37–43.
25. Matveeva T.V., Bogomaz D.I., Pavlova O.A. et al. Horizontal gene transfer from genus agrobacterium to the plant linaria in nature // Mol. Plant-Microbe Interaction. 2012. V. 25. P. 1542–1551.
26. Mortier V., Den Herder G., Whitford R. et al. CLE peptides control Medicago truncatula nodulation locally and systemically // Plant Physiol. 2010. V. 153. P. 222–237.
27. Muller R., Bleckmann A., Simon R. The receptor kinase CORYNE of Arabidopsis transmits the stem cell-limiting signal CLAVATA3 independently of CLAVATA1 // Plant Cell. 2008. V. 20. P. 1–13.
28. Osipova M.A., Mortier V., Demchenko K.N. et al. WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5 gene expression and interaction of CLE peptides with components of the systemic control add two pieces to the puzzle of autoregulation of nodulation // Plant Physiol. 2012. V. 158. P. 1329–1341.
29. Postlethwait J.H., Schneiderman H.A. Pattern formation and determination in the antenna of the homoeotic mutant Antennapedia of Drosophila melanogaster // Develop. Biol. 1971. V. 25. P. 606–640.
30. Reiser L., Sanchez-Baracaldo P., Hake S. Knots in the family tree: evolutionary relationships and functions of knox homeobox genes // Plant Mol. Biol. 2000. V. 42. P. 151–166.
31. Replogle A., Wang J., Bleckmann A. et al. Nematode CLE signaling in Arabidopsis requires CLAVATA2 and CORYNE // Plant J. 2011. V. 65. P. 430–440.
32. Sablowski R. Plant and animal stem cells: conceptually similar, molecularly distinct? // Trends Cell Biol. 2004. V. 14. P. 605–611.
33. Sakamoto T., Kamiya N., Ueguchi-Tanaka M. et al. KNOX homeodomain protein directly suppresses the expression of a gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem // Genes Develop. 2001. V. 1. P. 581–590.
34. Sarkar A.K., Luijten M., Miyashima S. et al. Conserved factors regulate signalling in Arabidopsis thaliana shoot and root stem cell organizers // Nature. 2007. V. 446. P. 811–814.
35. Schwarz-Sommer Z., Huijser P., Nacken W. et al. Genetic control of flower development by homeotic genes in Antirrhinum majus // Science. 1990. V. 250. P. 931–936.
36. Schoof H., Lenhard M., Haecker A. et al. The stem cell population of Arabidopsis shoot meristems is maintained by a regulatory loop between the CLAVATA and WUSCHEL genes // Cell. 2000. V. 100. P. 635–644.
37. Searle I.R., Men A.E., Laniya T.S. et al. Long-distance signaling in nodulation directed by a CLAVATA1-like receptor kinase // Science. 2003. V. 299. P. 109–112.
38. Shiu S.-H., Shih M.-C., Li W.-H. Transcription factor families have much higher expansion rates in plants than in animals // Plant Physiol. 2005. V. 139. P. 18–26.
39. Smaczniak C., Immink R.G., Angenent G.C., Kaufmann K. Developmental and evolutionary diversity of plant MADS-domain factors: insights from recent studies // Development. 2012. V. 139. P. 3081–3098.
40. Stahl Y., Simon R. Plant primary meristems: shared functions and regulatory mechanisms // Curr. Opin. Plant Biol. 2010. V. 13. P. 53–58.
41. Theissen G., Melzer R. Molecular mechanisms underlying origin and diversifi cation of the angiosperm fl ower // Ann. Bot. 2007. V. 100. P. 603–619.
42. Tvorogova V.E., Osipova M.A., Lutova L.A. Interactions between KNOX and WOX genes and phytohormones in radish inbred lines with spontaneous tumorigenesis // 18th FESPB Congress, Freiburg, Germany, July 29–August 3, 2012. P. 622.
43. van der Graaff E., Laux T., Rensing S.A. The WUS homeoboxcontaining (WOX) protein family // Genome Biol. 2009. V. 10. P. 248–255.
44. White F.F., Ghidossi G., Gordon M.P., Nester E.W. Tumor induction by Agrobacterium rhizogenes involves the transfer of plasmid DNA to the plant genome // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1982. V. 79. P. 3193–3197.
45. Whitford R., Fernandez A., De Groodt R. et al. Plant CLE peptides from two distinct functional classes synergistically induce division of vascular cells // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. P. 18625–18630.
46. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
47. Лутова Л.А., Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А. Генетика развития растений. СПб.: Изд-во Н-Л, 2010.
48. Додуева И.Е., Юрлова Е.В., Осипова М.А., Лутова Л.А. CLE-пептиды – универсальные регуляторы развития меристем // Физиология растений. 2012. Т. 59. С. 1–15.
49. Doonan J.H., Sablowski R. Walls around tumours – why plants do not develop cancer // Nat. Rev. Cancer. 2010. V. 10. Р. 794–802.
50. Sablowski R. Plant and animal stem cells: conceptually similar, molecularly distinct? // Trends Cell Biol. 2004. V. 14. Р. 605–611.
Review
Views:
959
Email this article 