DELLA-МУТАЦИИ РАСТЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ ПШЕНИЦЫ

Репрессоры роста растений DELLA относятся к семейству белков-регуляторов транскрипции GRAS. Гиббереллины способствуют преодолению ограничения роста растений, обусловленного влиянием DELLA. Мутации в высококонсервативных генах, кодирующих DELLA, были описаны у разных видов растений. Эти мутации приводят к снижению высоты растений за счет образования более активных форм репрессоров роста. Цель настоящего исследования состояла в оценке генетического сходства нуклеотидных и аминокислотных последовательностей DELLA, представленных в базах данных, и определении аллелей, кодирующих DELLA у современных украинских сортов озимой мягкой пшеницы. С помощью программного обеспечения BLAST и MUSCLE, были проведены поиск  и сравнительный анализ последовательностей гена Rht-D1 и генов других растений, кодирующих DELLA. При использовании программы MEGA v5 была построена дендрограмма, иллюстрирующая сходство аминокислотных последовательностей DELLA у 35 видов растений. ПЦР-идентификация аллелей Rht-B1 и Rht-D1 генов короткостебельности пшеницы в сортах из разных регионов Украины показала, что наиболее часто в изученной коллекции встречается мутантный аллель Rht-D1b (68 %), причем распределение частот его встречаемости неоднородно на территории Украины.

1. Altschul S.F., Madden T.L., Schäffer A.A. et al. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein

2. Fig. 5. Diagram of the allele frequency of Rht-B1 and Rht-D1 genes in winter wheat varieties of different breeding centers of Ukraine. a, b − Southern part of Ukraine; c, d − Central part of Ukraine; e, f − Eastern part of Ukraine. database search programs // Nucl. Acids Res. 1997. V. 25. P. 3389–3402.

3. Ashikari M., Itoh H., Ueguchi M., Matsuoka M. Gibberellin response and signal transduction // Gamma Field Symposia. Institute of Radiation Breeding NIAS, Japan, 2003. Nо 42. P. 13–21. available at http://plantcellbiology.masters.grkraj.org

4. Bolle C. The role of GRAS proteins in plant signal transduction and development // Planta. 2004. V. 218. P. 683–692.

5. Bonnet D.G., Ellis M.H., Rebetzke G.J. Agronomic performance of GA-responsive semidwarf wheats // 8th Intern. Wheat Conf. (June 1–4, 2010). Abstr. of oral and poster presentations. St. Petersburg, 2010. P. 155–156.

6. Börner A., Plaschke J., Korzun V., Worland A.J. The relationship between the dwarfi ng genes of wheat and rye // Euphytica. 1996. V. 89. P. 69–75.

7. Borojevic K., Borojevic K. The transfer and history of «reduced height genes» (Rht) in wheat from Japan to Europe // J. Heredity. 2005. V. 94. Nо 4. P. 455–459.

8. Boss P.K., Thomas M.R. Association of dwarfi sm and fl oral induction with a grape ′green revolution′ mutation // Nature. 2002. V. 416. P. 847–850.

9. Chebotar S.V. Allelic characteristic of dwarfi ng genes in the genepool of winter bread wheats of Ukraine // Plant Genet. Res. 2008. Nо 6. Р. 96–103.

10. Dalrymple D.G. Development and spread of high-yielding wheat varieties in developing countries // Agency for Intern. Development, Washington, DC. 1986.

11. Ellis M.H., Spielmeyer W., Gale K.R. et al. «Perfect» markers for the Rht-B1b and Rht-D1b dwarfi ng genes in wheat // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 105. P. 1038–1042.

12. Flintham J.E., Borner A., Worland A.J., Gale M.D. Optimizing wheat grain yield: effects of Rht (gibberellin-insensitive) dwarfi ng genes // J. Agric. Sci. Camb. 1997. V. 128. P. 11–25.

13. Gale M.D., Marshall G.A. The nature and genetic control of gibberellin insensitivity in dwarf wheat grain // Heredity. 1975. V. 35. P. 55–65.

14. Gubler F., Chandler P.M., White R.G. et al. Gibberellin signa ling in barley aleurone cells: Control of SLN1 and GAMYB expression // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 191–200.

15. Harberd N.P., Belfi eld E., Yasumura Y. The Angiosperm gibberellin-GID1-DELLA drowth regulatory mechanism: How an «Inhibitor of an Inhibitor» enables flexible response to fl uctuating environments // Plant Cell. 2009. V. 21. P. 1328–1339. available at - www.plantcell.org 2009 American Society of Plant Biologists.

16. Hirsh S., Oldroyd G. GRAS-domain transcription factors that regulate plant development // Plant Signaling and Behav. 2009. V. 4. Nо 8. P. 1–3.

17. Ho T.-H.D., Nolan R.C., Shute D.E. Characterisation of a gibberellin-insensitive dwarf wheat, D6899 // Plant Physiol. 1981. V. 67. P. 1026–1031.

18. MUSCLE tool online available at http://www.ebi.ac.uk

19. Model of regulation of amylase biosynthesis by DELLA-protein available at http://n0b3l1a.blogspot.com/2010/03/gibberellins-cytokinins.html

20. Muangprom A., Thomas S.G., Sun T., Osborn T.C. A novel dwarfi ng mutation in a Green Revolution Gene from Brassica rapa // Plant Physiol. 2005. V. 137. P. 931–938.

21. NCBI database available at http://www.ncbi.nlm.nih.gov

22. Olszewski N., Sun T., Gubler F. Gibberellin signaling: biosynthesis, catabolizm and response pathways // The Plant Cell. 2002. V. 14. Р. 61–80.

23. Pearce S., Saville R., Vaughan S.P. et al. Molecular characterisation of Rht-1 dwarfi ng genes in hexaploid wheat (Triticum aestivum) // Plant Physiol. Preview. Published on October 19, 2011, as DOI:10.1104/pp.111.183657

24. Peng J., Carol P., Richards D.E. et al. The Arabidopsis GAI gene defi nes a signaling pathway that negatively regulates gibberellin responses // Genes Dev. 1997. V. 11. P. 3194–3205.

25. Peng J.R., Richards D.E., Hartley N.M. et al. «Green revolution » genes encode mutant gibberellin response modulators // Nature. 1999. V. 400. P. 256–261.

26. Promega Technical Manual. Gene Print. STR Systems. Printed in USA. Revised. 1999. V. 7. 52 p.

27. Sun T., Gubler F. Molecular mechanism of gibberellin signaling in plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2004. V. 55. P. 197–223.

28. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods // Mol. Biol. Evol. (submitted). 2011. (Publication PDF available at http://www.kumarlab.net/publications)

29. Verbitskaya T.G. Methods of DNA extraction // Usage of PCR-analysis in genetics and breeding investigations / Ed. Yu.M. Sivolap. Kiev: Agrarna nauka, 1998. P. 34–40.

30. Voss Н.-H. Inheritance of quantitative resistance and aggressiveness in the wheat/Fusarium pathosystem with emphasis on Rht dwarfi ng genes // Dissertation zur Erlagung des grades eines Doktors der Agrarwissenschaften. Stuttgart, Hohenheim, 2010. 56 p.

31. Yasumura Yu., Harberd N.P. Evolution of DELLA proteins and their role in plant growth control // available at http://ucjeps.berkeley.edu/bryolab/Moss2006/abstracts/Yuki Yasumura.pdf at @EbookBrowse

32. Zentella R., Zhang Z.-L., Park M. et al. Global analysis of della direct targets in early gibberellin signaling in Arabidopsis // Plant Cell. 2007. V. 19. P. 3037–3057.