Роль гена Bractea в регуляции развития структуры соцветия и цветка у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Будаев, Роман Александрович

• Будаев, Роман Александрович
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Будаев, Роман Александрович

Введение

Обзор литературы

1. Генетический контроль развития цветка

2. Редукция брактей в семействе Cruciferae 29 Материалы и методы

1. Линии Arabidopsis, использованные в работе

2. Условия выращивания растений Arabidopsis

3. Метод сканирующей электронной микроскопии

4. Метод С/Ш-окрашивания

5. Морфометрия

6. Молекулярно-генетическое картирование

7. Культура ткани in vitro

8. Выделение нуклеиновых кислот

9. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

10. Обратная транскрипция, совмещенная с полимеразной цепной реакцией 45 (ОТ-ПЦР)

11. Секвенирование

12. Электрофорез в агарозном геле

13. Компьютерные методы анализа 51 Результаты и обсуяедение

1. Морфологические особенности мутанта bractea

2. Участие гена BRA в процессе редукции брактей у A. thaliana

2.1. Взаимодействие гена BRA с генами JAG и ВОР

2.2. Взаимодействие гена BRA с генами LFY и AGL8, AGL

2.3. Взаимодействие гена BRA с геном FIL

3. Взаимодействие гена BRA с генами TLF1, LFYuAPl при формировании 63 соцветия и цветка у A. thaliana

3.1. Взаимодействие гена BRA с геном TLF

3.2. Взаимодействие гена BRA с геном LFY

3.3. Взаимодействие гена BRA с геном API

4. Взаимодействие гена BRA с генами АВС-модели

4.1. Взаимодействие гена BRA с геном АР

4.2. Взаимодействие теш BRA с геном AG

4.3. Взаимодействие гена BRA с генами АРЗ и PI

5. Взаимодействие гена BRA с геном SUP

6. Анализ аллелизма мутаций ant и bra и изучение взаимодействия генов 73 ANTwBRA

7. Анализ чувствительности мутанта bra к фитогормонам

8. Молекулярно-генетическое картирование гена BRA

9. Анализ генов-претендентов на роль гена BRA при помощи баз данных

10. Анализ нуклеотидных и аминокислотных последовательностей генов 85 ATMYB32 и GATA

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль гена Bractea в регуляции развития структуры соцветия и цветка у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh»

Изучение генетической регуляции процессов развития соцветия и цветка и идентификация генов, контролирующих этот процесс, имеют большое значение для совершенствования методов сельскохозяйственной биотехнологии растений и создания новых форм трансгенных растений с изменениями архитектуры соцветия и цветка. Последние 20 лет Arabidopsis thaliana (L.) Heynh, принадлежащий к семейству Cruciferae, является одним из основных растительных модельных объектов для исследования процессов морфогенеза (Ежова, 1999).

Приоритет открытия этого генетического объекта принадлежит отечественным ученым. В 1932 -1933 г.г. Б.М. Козо-Полянским была организована экспедиция ленинградского ботанического института в район озера Эльтон для сбора растений - эфемеров. Уже в 1935 году вышла работа "Поиски ботанической дрозофилы". Главным выводом была рекомендация использовать A. thaliana в качестве перспективного генетического объекта (Титова, 1935). Благодаря малому размеру генома, самоопыляемости, короткому жизненному циклу и высокой плодовитости A. thaliana в настоящее время стал излюбленным объектом генетических исследований. К 2000 году в результате выполнения многонационального проекта было завершено полное секвенирование генома A. thaliana расы Columbia (Col) (Arabidopsis Genome Initiative, 2000), что во многом упростило работу по идентификации новых генов и генетических систем, включенных в различные стадии морфогенеза растений.

Как и подавляющее большинство видов семейства крестоцветных A. thaliana формирует открытое соцветие без прицветных листьев (брактей). Поэтому генетическому контролю редукции брактей и развитию открытого соцветия у А. thaliana в последнее время уделяется большое внимание, и у этого вида известно несколько одиночных и двойных мутантов, формирующих брактей и ТЦ. Изучение этих мутантов важно для понимания природы процессов, приводящих к формированию абрактеозного открытого соцветия у A. thaliana, а также для выяснения генетических механизмов эволюции морфологических признаков у растений. В последние годы накапливается все больше данных о существовании у растений регуляторных генов, изменения в которых приводят к появлению новых признаков, не свойственных изучаемому виду, роду и даже семейству (Doebley,

Lukens, 1998). Более того, показано, что генетически обусловленные изменения уровней экспрессии таких генов могут лежать в основе различий морфологических признаков, отличающих виды и более крупные таксоны (Baum, 2005; Bowman, 2006). Эти данные свидетельствуют в пользу теории скачкообразной эволюции и актуальности изучения генетического контроля систематических признаков у растений для изучения проблем эволюционной биологии. Особый интерес в этой связи приобретает изучение мутантов, которые характеризуются качественными изменениями основных систематических признаков. Один из таких уникальных мутантов - мутант bractea (bra) (от лат. bractea - прицветный лист) получен с помощью химического мутагенеза с использованием ЭМС на кафедре генетики МГУ. Ранее были начаты работы по морфологическому и генетическому изучению мутанта bra (Ежова, 1999; Ежова, Пенин, 2001; Пенин, 2003). В данной работе было продолжено исследование фенотипа мутанта, локализация гена BRA на молекулярно-генетической и физической картах A. thaliana, изучение механизма действия гена на молекулярном уровне.

Цель диссертационной работы:

Изучение роли гена BRA в регуляции морфогенеза цветоноса у A. thaliana и анализ его взаимодействия с тремя группами генов: инициирующими цветение, участвующими в процессах развития цветка и редукции брактей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) морфологический анализ мутанта bra;

2) изучение взаимодействия гена BRA с генами, мутации в которых вызывают формирование брактей у A. thaliana;

3) изучение взаимодействия гена BRA с генами, контролирующими развитие соцветия и цветка у A. thaliana;

4) построение схемы генетической регуляции геном BRA процессов развития соцветия и цветка у A. thaliana;

5) уточнение положения гена BRA на молекулярно-генетической и физической картах 4-ой хромосомы A. thaliana.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

При нарушении функционирования гена BRA на оси соцветия A. thaliana происходит развитие брактей. Кроме этого, у мутанта bra наблюдаются комплексные нарушения в структуре цветка. В связи с этим, в обзоре будет рассмотрена основная литература, касающаяся генетического контроля редукции брактей и развития цветка у A. thaliana.

Заключение диссертации по теме «Генетика», Будаев, Роман Александрович

выводы

1. Мутация по гену BRA вызывает плейотропный эффект на всех стадиях морфогенеза, начиная с формирования первых листьев. У мутанта bra нарушены процессы растяжения и дифференцировки клеток, развития латеральных органов и пролиферации AM побега. Наиболее яркими проявлениями мутации являются формирование ТЦ, брактей и нарушение структуры латеральных цветков.

2. Ген JAG не принимает участия в развитии брактей у мутанта bra. При редукции брактей на главной оси соцветия у A. thaliana ген BRA не влияет на экспрессию генов AGL8,AGL20, ВОР1, ВОР2 и FIL.

3. Ген BRA, взаимодействуя с генами API и TFLI, определяет баланс между поддержанием пролиферативной активности апикальной меристемы и развитием цветков в ее периферической части, который необходим для развития открытого типа соцветия у A. thaliana.

4. Геи BRA позитивно регулирует экспрессию гена AG в области формирования генеративных органов цветка, тем самым, препятствуя экспрессии гена API в этой зоне. Увеличение активности гена API в цветках мутанта bra приводит к увеличению уровня экспрессии генов АРЗ и PI. Ген BRA совместно с геном АР2 участвует в процессе супрессии активности гена AG в зоне околоцветника цветка.

5. Геи BRA расположен в 0.49±0.17 сМ от маркера САТ2 и 3.66±0.75 сМ от маркера ATMYB3R и локализован в пределах 16531-16636 т.п.н. клона М4Е13 хромосомы IV.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Будаев Р.А. Сравнительный анализ структуры гена MYB32 из растений Arabidopsis thaliana рас Dijon и Columbia // Материалы Международной научной конференции «Молекулярная генетика, гепомика и биотехнология». Минск, Беларусь, 2004. С. 36.

2. Будаев Р.А., Ондар У.Н., Полковпиченко Е.М. Анализ взаимодействия между геном BRACTEA и генами LEAFY и APETALA1 с использованием репортерного гена GUS // Материалы XIV школы «Актуальные проблемы биологии развития и биотехнологии». Звенигород. Онтогенез, 2005. Т.36. № 5. С.311.

3. Будаев Р.А. Взаимодействие гена BRACTEA с генами, контролирующими развитие соцветия и цветка у Arabidopsis thaliana II Материалы Международной конференции «Генетика в России и мире». Москва, 2006.С. 23.

4. Budaev R.A., Ezhova Т.А. The Arabidopsis BRACTEA gene is required for bract suppression // Abstracts of the International EMBO conference «From basic genomics to systems biology». Ghent, Belgium, 2007.

5. Будаев Р.А. Молекулярно-генетическое картирование гена BRACTEA, участвующего в регуляции развития цветоноса у Arabidopsis thaliana II Материалы XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». Москва, 2006. С. 30-31.

6. Будаев Р.А., Пепин А.А. Морфологическая характеристика мутанта bractea и изучение взаимодействия гена BRACTEA с генами LEAFY, APETALA1 и JAGGED II Материалы IX Международной конференции молодых ботаников. Санкт-Петербург, 2006. С. 136

7. Будаев Р.А. The BRA gene controlling inflorescence structure in Arabidopsis thaliana II 3rd International conference for students and post-graduates «Youth and Advances in Biology». Lviv, Ukraine, 2007.

8. Пепин A.A., Будаев Р.А. Редукция брактей в семействе CRUCIFERAE: генетический контроль и эволюция // Экологическая генетика. 2006. №4. С. 11-17.

9. Пенин А.А., Будаев Р.А., Ежова Т.А. Взаимодействие гена BRACTEA с генами TERMINAL FLOWER1, LEAFY и APETALA1 при формировании соцветия и цветка у Arabidopsis thaliana II Генетика. 2007. Т. 43. №3. С. 370-377.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Морфологический анализ показал, что мутант bra отличается от других мутантов, формирующих брактей в основании побегоподобных цветков (Ify, Imil) или филаментоподобных цветков (ftl, ufo). У мутанта bra происходит развитие брактей в основании цветков, которые характеризуются наличием всех флоральных органов, хотя и с некоторыми нарушениями их структуры, описанными выше. В последние годы получено несколько мутантов, способных к формированию брактей в основании которых формируются нормальные цветки или цветки со слабыми нарушениями. Это мутант agl8, двойные мутанты bopl Ьор2 и agl8 agl20. Кроме этого, брактей формируют растения несущие доминантную мутацию по гену JAG. В отличие от перечисленных выше мутантов, развитие брактей происходит у моногенного рецессивного мутанта bra. Кроме этого, по нашим данным, развитие брактей у мутантов bra, Ify, agl8 и двойного мутанта agl8 agl20 происходит без участия гена JAG, т.е. этот ген приводит к формированию брактей у A. thaliana только при отсутствии активности генов ВОР1 и ВОР2 (Рис. 24). Нами также показано, что гены LFY, FIL, AGL8 и AGL20 являются регуляторами активности гена BRA при редукции брактей, оказывающими через него воздействие па процессы клеточных делений (Рис. 28). Отсюда следует, что среди других генов, ген BRA играет важную уникальную роль в супрессии брактей в растениях дикого типа и не имеет функциональных гомологов в геноме A. thaliana. Помимо этого, ген BRA является важным регулятором меристематической активности клеток в проксимальной части листа и, вероятно, формирование брактей у мутанта bra может быть связано с нарушением контроля этого процесса.

У мутаитных растений bra были выявлены и другие многочисленные нарушения развития как вегетативных, так и генеративных органов побега. Показано, что ген BRA является одним из генов, определяющих баланс между поддержанием пролиферативпой активности AM и развитием цветков в ее периферической части, который необходим для развитии открытого типа соцветия у A. thaliana. Помимо этого,ген BRA позитивно регулирует экспрессию гена AG в области формирования генеративных органов цветка, тем самым, препятствуя экспрессии гена API в этой зоне. Совместно с генами АР2, LUG, BLR и ANT геи BRA участвует в процессе супрессии активности гена A G в зоне околоцветника цветка. Повышение уровня экспрессии генов АРЗ и PI у мутанта bra связано с увеличением активности гена API в цветках bra. Таким образом, ген BRA участвует в регуляции развития органов цветка, оказывая влияние на транскрипцию генов API, АРЗ, PI и AG. Комплементарное взаимодействие между генами BRA и АР2 не связано с влиянием гена BRA на уровень транскрипции гена АР2.

Полученные результаты говорят о том, что ген BRA участвует в контроле базовых процессов морфогенеза побега у A. thaliana. Высокая степень плейотропии мутанта bra связана с изменением уровня и паттерна экспрессии целого ряда регуляториых генов, контролирующих развитие побега и морфогенез цветка. В результате, создана новая схема регуляции развития цветоноса и цветка геном BRA у A. thaliana (Рис. 36).

Молекулярно-генетическое картирование гена BRA с использованием CAPS- и dCAPS-маркеров позволило сузить район поиска гена и локализовать его в пределах 16531-16636 т.п.н. ВАС-клона М4Е13 (Рис. 40). В этом районе расположено 33 гена, среди которых выделены 3 гена-кандидата. Это регуляторные гены, кодирующие транскрипционные факторы, содержащие гомео-домен (ген BELL-LIKE) и лейцин-богатый домен (ген GBF6), функция которых в настоящее время еще не описана. Третий ген (DEAH-helicase) кодирует белок, который потенциально может участвовать в эпигенетической регуляции генного действия и в процессинге малых РНК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Будаев, Роман Александрович, 2007 год

1. Аксенова Н.П., Миляева Э.Л., Романов Г.А. Флориген обретает молекулярный облик. К 70-летию теории гормональной регуляции цветения // Физиология растений. 2006. № 53. С. 449^54.

2. Ежова Т.А. Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. модельный объект для изучения генетического контроля морфогенеза // Генетика. 1999. Том. 35. № 11. С. 1312-1325.

3. Ежова Т.А., Пенин А.А. Новый ген BRACTEA {BRA), контролирующий формирование открытого абрактеозного соцветия у Arabidopsis thaliana П Генетика. 2001. Т. 37. № 10. С. 935-938.

4. Ежова Т.А., Лебедева О.В., Огаркова О.А. и др. Arabidopsis thaliana -модельный объект генетики растений. М.: МАКС Пресс, 2003. 219 с.

5. Квитко КВ. Асептическая культура Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. и перспективы ее использования в ботанических исследованиях. Вестник Ленинградского университета. 1960.15, серия биол., 3. с. 47-56.

6. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биологических специальностей вузов. 4 изд. М.: Высшая школа. 1990. 352 с.

7. Миляева Э.Л., Романов Г.А. Молекулярная генетика возвращается к основным положениям теории флоригена // Физиология растений. 2002. № 49. С. 492499.

8. Пенин А.А. Анализ генетического контроля и моделирование развития структуры соцветия у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Автореф. дисс. канд. биол. наук. М.: МАКС-Пресс, 2003. 24 с.

9. Пенин А.А., Чуб В.В., Ежова Т.А. Принципы формализации данных для построения генетико-морфологической модели развития побега цветковых растений // Онтогенез. 2002. Т. 33. № 6. С. 421^28.

10. Пенин А.А., Чуб В.В., Ежова Т. А. Правила формирования терминального цветка Онтогенез. 2005. Т. 36, №. 2. С. 90-95.

11. Титова Н.Н. Поиски ботанической дрозофилы // Советская ботаника. 1935. №2. С. 61-67.

12. Чайлахян М.Х. Гормональная теория развития растений // М.: АН СССР, 1937.198 с.

13. Чайлахян М.Х. Регуляция цветения высших растений // М.: Наука, 1988. 559 с.

14. Янушкевич С.И. Использование арабидопсис в практических занятиях по общей генетике. М.: Изд. МГУ, 1985. 62 с.

15. Alvarez J., Guli C.L., Yu X.-H., Smyth D.R. terminal flower. A gene affecting inflorescence development in Arabidopsis thaliana II Plant J. 1992. V. 2. P. 103— 116.

16. Alvarez-Buylla E.R., Pelaz S., Liljegren S.J. et al. An ancestral MADS-box gene duplication occurred before the divergence of plants and animals // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. P. 5328-5333.

17. Amaya I., Ratcliffe O.J., Bradley D.J. Expression of CENTRORADIALIS (CEN) and CflV-like genes in Tobacco reveals a conserved mechanism controlling phase change in diverse species // Plant Cell. 1999. V. 11. P. 1405-1418.

18. Angiosperm phylogeny group. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG II // Bot. J. Linn. Soc. 2003. V. 141. P. 399-436.

19. Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana II Nature. 2000. V. 408. P. 796-815.

20. Aukerman M.J., SakaiH. Regulation of flowering time and floral organ identity by a microRNA and its APETALA2-like target genes // Plant Cell. 2003. V. 15. P. 27302741.

21. Bao X., Franks R.G., Levin J.Z., Liu Z. Repression of AGAMOUS by BELLRINGER in floral and inflorescence meristems //Plant Cell. 2004. V. 16. P. 1478-1489.

22. Baum D. The evolution of plant development // Curr. Opin. Plant Biol. 1998. V. 1. P. 79-86.

23. Baum D.A., Yoon H.-S., Oldham R.L. Molecular evolution of the transcription factor LEAFY in Brassicaceae II Molecular Phylogenetics and Evolution. 2005. V. 37(1). P. 1-14.

24. Blazquez M.A. Flower development pathways // Cell Science at a Glance. 2001. P. 3547-3548.

25. Blazquez M., Soowal L., Lee /., Weigel D. LEAFY expression and flower initiation in Arabidopsis И Development. 1997. V. 124. P. 3835-3844.

26. Bomblies К., Dagenais N., Weigel D. Redundant enhancers mediate transcriptional repression oiAGAMOUSby APETALA2НЪъгЪ\о\. 1999. V. 216. P. 260-264.

27. Borner R., Kampmann G., Chandler J. et al. A MADS domain gene involved in the transition to flowering in Arabidopsis II The Plant Journal. 2000. V. 24 (5). P. 591599.

28. Bowman J.L. Arabidopsis: An Atlas of Morphology and Development. New York: Springer-Verlag New York, Inc. 1993.

29. Bowman J.L. Molecules and morphology: comparative developmental genetics of the Brassicaceae // PI. Syst. Evol. 2006. V. 259. P. 199-215.

30. Bowman J.L., Alvarez J., Weigel D. et al. Control of flower development in Arabidopsis thaliana by APETALA1 and interacting genes // Development. 1993.V. 119. P. 721-743.

31. Bowman J.L., Drews G.N., Meyerowitz E.M. Expression of the Arabidopsis floral homeotic gene AGAMOUS is restricted to specific cell types late in flower development // Plant Cell. 1991a. V. 3. P. 749-758.

32. Bowman J.L., Sakai H., Jack T. et al. SUPERMAN, a regulator of floral homeotic genes in Arabidopsis II Development. 1992. V. 114. P. 599-615.

33. Bowman J.L., Smyth D.R., Meyerowitz E.M. Genes directing flower development in Arabidopsis II Plant Cell. 1989. V. 1. P. 37-52.

34. Bowman J.L., Smyth D.R., Meyerowitz E.M. Genetic interactions among floral homeotic genes of Arabidopsis II Development. 19916. V. 12. P. 1-20.

35. Bradley D., Carpenter R., Copsey L. et al. Control of inflorescence architecture in Antirrhinum // Nature. 1996. V. 376. P. 791-797.

36. Bradley D„ Ratcliffe O., Vincent C. et al. Inflorescence commitment and architecture in Arabidopsis // Science. 1997. V. 275. P. 80-83.

37. Bruckner C. Clarification of the carpel number in Papaverales, Capparales and Berberidaceae // Bot. Rev. 2000. V. 66. P. 155-309.

38. Byrne M.E., Barley R„ Curtis M. et al ASYMMETRIC LEAVES 1 mediates leaf patterning and stem cell function in Arabidopsis II Nature. 2000. V. 408. P. 967971.

39. Byzova M.V., Franken J., Aarts M.G. et al. Arabidopsis STERILE APETALA, a multifunctional gene regulating inflorescence, flower and ovule development // Genes Dev. 1999. V. 13. P. 1002-1014.

40. Carpenter R., Coen E.S. Floral homeotic mutations produced by transposon-mutagenesis in Antirrhinum majus II Genes Dev. 1990. V. 4(9). P. 1483-1493.

41. Chen X. A microRNA as a translational repressor of APETALA2 in Arabidopsis flower development// Science. 2004. V. 303. P. 2022-2025.

42. Coen E., Meyerowitz E. The war of the whorls: genetic interactions flower development //Nature. 1991. V. 353. P. 31-37.

43. Coen E. S., Romero J. M., Doyle S. et al. floricaula: a homeotic gene required for flower development in Antirrhinum majus II Cell. 1990. V. 63. P. 1311-1322.

44. Cowling R. J., Kamiya Y., Seto H., Harberd N. P. Gibberellin Dose-response regulation of GA4 gene transcript levels in Arabidopsis thaliana II Plant Physiol. 1998. V. 117. P. 1195-1203.

45. Dellaporta S.L., Wood J., Hicks J.B. A plant DNA minipreparation: version II // Plant Mol. Biol. Rep. 1983. V. 1. P. 19-21.

46. Dinneny J.R., Yadegari R., Fischer R.L. et al. The role of JAGGED in shaping lateral organs // Development. 2004. V. 131. P. 1101-1110.

47. Drews G.N., Bowman J.L., Meyerowitz E.M. Negative regulation of the Arabidopsis homeotic gene AGAMOUS by the APETALA2 product // Cell. 1991. V. 65. P. 9911002.

48. Elliott R.C., Betzner A.S., Huttner E. et al. AINTEGUMENTA, an APETALA2-like gene of Arabidopsis with pleiotropic roles in ovule development and floral organ growth // The Plant Cell. 1996. V. 8. P. 155-168.

49. Fassett N.C. A Manual of Aquatic Plants. Madison: University of Wisconsin Press. 1960.

50. Frohlich M. W., Meyerowitz E.M. The search for flower homeotic gene homologs in basal angiosperms and Gnetales A potential source of data on the evolutionary origin of flowers // Int. J. Plant Sci. 1997. V. 158. P. 131-142.

51. Gennen J., Vanneste S., Rycke R. et al. MADS box genes and the evolution of herbaceous plants. 16th International conference on. Arabidopsis research. 2005.

52. Goto К, Meyerowitz E.M. Function and regulation of the Arabidopsis floral homeotic gene PISTILLATA //Genes and Dev. 1994. V. 8. P. 1548-1560.

53. Gu Q., Ferrdndiz С., Yanofsky M.F. et al The FRUITFULL MADS-box gene mediates cell differentiation during Arabidopsis fruit development // Development. 1998. V. 125. P. 1509-1517.

54. Gustafson-Brown C., Savidge В., Yanofsky M.F. Regulation of the Arabidopsis floral homeotic genqAPETALA II Cell. 1994. V. 76. P. 131-143.

55. Jack T. Molecular and genetic mechanisms of floral control // The Plant Cell. 2004 V. 16. P. 1-17.

56. Jack Т., Bmckman L.L., Meyerowitz E.M. The homeotic gene APETALA1 of Arabidopsis thaliana encodes a MADS box and is expressed in petals and stamens // Cell. 1992. V. 68. P. 683-697.

57. Jack Т., Fox G.L., Meyerowitz E.M. Arabidopsis homeotic gene APETALA3 ectopic expression: transcriptional and post-transcriptional regulation determine floral organ identity // Cell. 1994. V. 76. P. 703-716.

58. Jakoby M., Weisshaar В., Droge-Laser W. et al. bZIP transcription factors in Arabidopsis II Trends in Plant Science. 2002. V. 7. P. 106-111.

59. Jefferson R.A., Kavanagh T.A., Bevan M.W. GUS fusions: /^-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants // EMBO J. 1987. V. 6. P. 3901-3907.

60. Jofuku K.D., den Boer G.W., Montagu M.V. and Okamuro J.K. Control of Arabidopsis flower and seed development by the homeotic gene APETALA2 II The Plant Cell. 1994. V. 6. 1211-1225.

61. На C.M., Kim G.T., Kim B.C. et al. The BLADE-ON-PETIOLE 1 gene controls leaf pattern formation through the modulation of meristematic activity in Arabidopsis II Development. 2003. V. 130. P. 161-172.

62. Hantke S.S., Carpenter R., Coen E.S. Expression offloricaula in single cell layers of periclinal chimeras activates downstream homeotic genes in all layers of floral meristems//Development. 1995. V. 121. P. 27-35.

63. Hardenack S., Ye D., Grant S. Comparison of MADS-box gene expression in developing male and female flowers of the dioecious plant white campion // Plant Cell. 1994. V.6.P. 1775-1787.

64. Harris J.G., Harris M.W. Plant identification and terminology: an illustrated glossary. Spring Lake: Spring Lake Publishing. 1994.

65. Haughn G.W., Somerville C.R. Genetic control of morphogenezis in Arabidopsis II Developmental Genetics. 1988. V. 9. P. 73-89.

66. Hempel F.D., Feldman L.J. Bi-directional inflorescence development in Arabidopsis thaliana: Acropetal initiation of flowers and basipetal initiation of paraclades //Planta. 1994. V. 192. P. 276-286.

67. Hempel F.D., Weigel D., Mandel M.A. et al. Floral determination and expression of floral regulatory genes in Arabidopsis II Development. 1997. V. 124. P. 3845-3853.

68. Hempel F.D., Zambryski P.C., Feldman L.J. Photoinduction of flower identity in vegetatively biased primordial // The Plant Cell. 1998. V. 10. P. 1663-1675.

69. Hepworth S.R., Klenz J.E., Haughn G.W. UFO in the Arabidopsis inflorescence apex is required for floral-meristem identity and bract suppression // Planta. 2006. V. 223. P.769-780.

70. Hepworth S.R., Zhang Y., McKim S. et al. BLADE-ON-PETIOLE dependent signaling controls leaf and floral patterning in Arabidopsis II The Plant Cell. 2005. V.17. P. 1434-1448.

71. Hill J.P., Lord E.M. Floral development in Arabidopsis thaliana. Comparison of the wildtype and the homeotic pistillata mutant // Can. J. Bot. 1989. V. 67. P. 29222936.

72. Hofer J., Turner L., Hellens R. et al. UNIFOLIATA regulates leaf and flower morphogenesis in pea // Current Biology. 1997. V.7. P. 581-587.

73. Irish V.F., Sussex I.M. Function of the apetala-1 gene during Arabidopsis floral development // Plant Cell. 1990. V. 2. P. 741-753.

74. Ito Т., Wellmer F., Yu H. et al The homeotic protein AGAMOUS controls microsporogenesis by regulation of SPOROCYTELESS II Nature. 2004. V. 430. P. 356-360.

75. Kang H.G., Noh Y.S., Chung Y.Y. et al. Phenotypic alterations of petal and sepal by ectopic expression of a rice MADS-box gene in tobacco // Plant Mol. Biol. 1995. V. 29. P. 1-10.

76. Keck E., McSteen P., Carpenter R., Coen E. Separation of genetic functions controlling organ identity in flowers // EMBO J. 2003. V. 22. P. 1058-1066.

77. Kelly A. J., Bonnlander M. В., Meeks-Wagner D. R. NFL, the tobacco homolog of FLORICAULA and LEAFY, is transcriptionally expressed in both vegetative and floral meristems //Plant Cell. 1995. V. 7. P. 225-234.

78. Komaki K, Okada K, Nishino E., Shimura Y. Isolation and characterization of novel mutants of Arabidopsis thaliana defective in flower development // Development. 1988. V. 104. P. 195-203.

79. Koornneef M., Stam P. Procedure for mapping by using F2 and F3 population // Arabidopsis Inf. Serv. 1987. V. 25. P. 35^10.

80. Kramer E.M., Dorit R.L., Irish V.F. Molecular evolution of genes controlling petal and stamen development: Duplication and divergence within the APETALA3 and PISTILLATA MADS-box gene lineages // Genetics. 1998. V. 149. P. 765-783.

81. Kramer E.M., Irish V.F. Evolution of genetic mechanisms controlling petal development//Nature. 1999. V.399.P. 144-148.

82. Krizek B.A., Fletcher J.C. Molecular mechanisms of flower development: an armchair guide //Nature Reviews: Genetics. 2005. V. 6. P. 688-698.

83. Krizek B.A., Meyerowitz E.M. The Arabidopsis homeotic genes APETALA3 and PISTILLATA are sufficient to provide the В class organ identity function // Development. 1996. V. 122. P. 11-22.

84. Krizek B.A., Prost V, Macias A. AINTEGUMENTA promotes petal identity and acts as a negative regulator of AGAMOUS// Plant Cell. 2000. V. 12. P. 1357-1366.

85. Kunst L., Klenz J.E., Martinez-Zapater J. et al. AP2 gene determines the identity of perianth organs in flowers of Arabidopsis thaliana II Plant Cell. 1989. V. 1. P. 1195-1208.

86. Kusnetzova Т. V., Sokoloff D.D., Gridorjeva О. V On stipules in Cruciferae. Тез. докл. конф. «Актуальные проблемы ботаники и экологии». Ялта, 1993. С. 130.

87. Kyozuka J., Konishi S., Nemoto K. et al Down-regulation of RFL, the FLO/LFY homolog of rice, accompanied with panicle branch initiation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 1979-1982.

88. Larsson A.S., Landberg K., Meeb-Wagner D.R. The TERMINAL FLOWER2 (TFL2) gene controls the reproductine transition and meristem identity in Arabidopsis thaliana II Genetics. 1998. V. 149. P. 597-605.

89. Lee Y., Wolfe D.S., Nilsson O. et al. A LEAFY co-regulator encoded by UNUSUAL FLORAL ORGANSII Curr. Biol. 1997. V. 7. P. 95-104.

90. Levin J.Z., Meyerowitz E.M. UFO: an Arabidopsis gene involved in both floral meristem and floral organ development // Plant Cell. 1995. V. 7. P. 529-548.

91. Liu Z., Meyerowitz E.M. LEUNIG regulates AGAMOUS expression in Arabidopsis flowers // Development. 1995. V. 121. P. 975-991.

92. Long J., Barton M.K. Initiation of axillary and floral meristems in Arabidopsis II Dev. Biol. 2000. V. 218. P. 341-353.

93. Mandel M.A., Gustafson-Brown C., Savidge В., Yanofsky M.F. Molecular characterization of the Arabidopsis floral homeotic gene APETALA1 II Nature. 1992. V.360. P. 273-277.

94. Mandel M.A., Yanofsky M.F. A gene triggering flower formation in Arabidopsis // Nature. 1995. V. 377. P. 522-524.

95. Marone M., Mozzetti S., Ritis D. D. et al. Semiquantitative RT-PCR analysis to assess the expression levels of multiple transcripts from the same sample // Biol. Proced. Online. 2001. V. 3. P. 19-25.

96. McSteen P.C., Vincent C.A., Doyle S. et al. Control of floral homeotic gene expression and organ morphogenesis in Antirrhinum II Development. 1998. V. 125. P.2359-2369.

97. Mizukami Y, Fischer R.L. Plant organ size control: AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000. V. 97. P. 942-947.

98. Mizukami Y, Ma H. Ectopic expression of the floral homeotic gene AGAMOUS in transgenic Arabidopsis plants alters floral organ identity // Cell. 1992. V. 71. P. 119-131.

99. Mizukami Y., Ma H. Determination of Arabidopsis floral meristem identity by AGAMOUS. II Plant Cell. 1997. V. 9. P. 393^08.

100. Molinero-Rosales N., Jamilena M., Zurita S. et al. FALSIFLORA, the tomato orthologue of FLORICAULA and LEAFY, controls flowering time and floral meristem identity // Plant J. 1999. V. 20 (6). P. 685-693.

101. Mouradov A., Glassick Т., HamdorfB. et al. NEEDLY, a Pinus radiata ortholog of FLORICAULA/LEAFY genes, expressed in both reproductive and vegetative meristems // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 6537-6542.

102. Muller A. Zur Charaktensierung der Blilten und Infloreszenzen von Arabidopsis thaliana (L) Heynh // Kulturpflanze. 1961 V. 9. P. 364-393.

103. Murashige Т., Skoog F. A revised medium for the plant growth and bioassays with tobacco tissue culture//Physiol. Plant. 1962. V. 15. P. 473^97.

104. Nilsson O., Wu E., Wolfe D.S., Weigel D. Genetic ablation of flowers in transgenic Arabidopsis II Plant J. 1998. V. 15. P. 799-804.

105. Norberg M., Holmlund M., Nilsson O. The BLADE ON PETIOLE genes act redundantly to control the growth and development of lateral organs // Development 2005. V. 132. P. 2203-2213.

106. Nq M., Yanofsky M.F. Activation of the Arabidopsis В class homeotic genes by APETALA1 //Plant Cell. 2001 V. 13. P. 739-753.

107. Ohno C.K., Reddy G.V., Heisler M.G. В., Meyerowitz E.M. The Arabidopsis JAGGED gene encodes a zinc finger protein that promotes leaf tissue development // Development 2003. V. 131. P. 1111-1122.

108. Okada K., Shimura Y. Genetic analyses of signaling in flower development using Arabidopsis // Plant Mol. Biol. 1994. V. 26. P. 1357-1377.

109. Olsen P.H., Ambros V. The lin-4 regulatory RNA controls developmental timing in Caenorhabditis elegans by blocking LIN-14 protein synthesis after the initiation of translation // Dev. Biol. 1999. V. 216. P. 671-680.

110. Parcy F., Nilsson O., Busch M.A. et al. A genetic framework for floral patterning // Nature. 1998. V. 395. P. 561-566.

111. Parenicova L. de Folter S., Kieffer M. Molecular and phylogenetic analyses of the complete MADS-box transcription factor family in Arabidopsis: new openings to the MADS world//Plant Cell. 2003. V. 15. P. 1538-1551.

112. Perez-Perez J.M., Serrano-Cartagena J., Micoll J.L. Genetic analysis of natural variations in the architecture of Arabidopsis thaliana vegetative leaves // Genetics. 2002. V. 162. P. 893-915.

113. Pnueli L., Carmel-Goren L., Hareven D. et al. The SELF-PRUNING gene of tomato regulates vegetative to reproductive switching of sympodial meristems and is the ortholog of CENand TFL1 //Development. 1998. V. 125. P. 1979-1989.

114. Wl.Pouteau, S., Nicholls D„ Tooke F. et al. The induction and maintenance of flowering in Impatiens // Development. 1997. V. 124. P. 3343-3351.

115. Pruitt R.E., Bowman J.L., Grossniclaus U. Plant genetics: a decade of integration // Nature Genetics. 2003. V. 33. P. 294-304.

116. Oliver J.R., Bradley D.J., Coen E.S. Separation of shoot and floral identity in Arabidopsis II Development. 1999. V. 126. P. 1109-1120.

117. Ohshima S., Murata M., Sakamoto W. et al. Cloning and analysis of the Arabidopsis gene TERMINAL FLOWER1II Mol. Gen. Genet. 1997. V. 254. P. 186-194.

118. Ratcliffe O.J., Amaya I., Vincent C.A. et al. A common mechanism controls the life cycle and architecture of plants // Development. 1998. V. 125. P. 1609-1615.

119. Ratcliffe O., Bradley D.J., Coen E.S. Separation of shoot and floral identity in Arabidopsis И Development. 1999. V. 126. P. 1109-1120.

120. Riechmann J.L., Krizek, B.A., Meyerowitz E.M. Dimerization specificity of Arabidopsis MADS domain homeotic proteins APETALA1, APETALA3, PISTILLATA and AGAMOUSII Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1996 V. 93. P. 47934798.

121. Riechmann J.L., Meyerowitz E.M. MADS domain proteins in plant development // Biol. Chem. 1997. V. 378. P. 1079-1101.

122. Saddle L.A., Huvermann В., Bezhani S. et al. The LEAFY target LMI1 is a meristem identity regulator and acts together with LEAFY to regulate expression of CAULIFLOWER //Development. 2006. V. 133. P. 1673-1682.

123. Sakai Н., Krizek В.A., Meyer owitz E.M. Regulation of SUP expression identifies multiple regulators involved in Arabidopsis floral meristem development // Plant Cell. 2000. V. 10. P. 1663-1676.

124. Sawa S„ Ito Т., Shimura Y. et al. FILAMENTOUS FLOWER controls the formation and development of Arabidopsis inflorescences and floral meristems // The Plant Cell. 1999. V. 11. P. 69-86.

125. Schultz E.A., Haughn G.W. LEAFY, a homeotic gene that regulates inflorescence development in Arabidopsis И The Plant Cell. 1991. V. 3. P. 771-781.

126. Shannon S., Meeks-Wagner D.R. A mutation in the Arabidopsis TFLI gene affects inflorescence meristem development//Plant Cell. 1991. V. 3. P. 877-892.

127. Shannon S., Meeb-Wagner D.R. Genetic interactions that regulate inflorescence development in Arabidopsis И Plant Cell. 1993. V. 5. P. 639-655.

128. Shchennikova A.V., Shulga O.A., ImminkR. et al. Identification and characterization of four chrysanthemum MADS-box genes, belonging to the APETALAI/FRUITFULL and SEPALLATA3 subfamilies // Plant Psyh. 2004. V. 134. P. 1632-1641.

129. Shu G., Amaral W, Hileman L.C. et al. LEAFY and the evolution of rosette flowering in VIOLET CRESS (JONOPSIDIUM ACAULE, BRASSICACEAE) II American Journal of Botany 2000. V. 87 (5). P. 634-641.

130. Siegfried K.R., Eshed Y., Baum S.F. et al. Members of the YABBY gene family specify abaxial cell fate in Arabidopsis II Development. 1999. V. 126. P. 4117— 4128.

131. Simon R., Igeno M.I., Coupland G. Activation of floral meristem identity genes in Arabidopsis II Nature. 1996. V. 384. P. 59-62.

132. Simpson G.G., Dean C. Arabidopsis, the Rosetta stone of flowering time // Science. 2002. V. 296. P. 285-289.

133. Smyth D.R., Bowman J.L., Meyerowitz E.M. Early flower development in Arabidopsis И Plant Cell. 1990. V. 2. P. 755-767.

134. Sommer H., Beltran J.P., Huijser P. et al. Deficiens, a homeotic gene involved in the control of flower morphogenesis in Antirrhinum majus: the protein shows homology to transcription factors // EMBO J. 1990. V. 9. P. 605-613.

135. Souer E., van der Krol A., Kloos D. et al. Genetic control of branching pattern and floral identity during Petunia inflorescence development // Development.1998. V. 125. P. 733-742.

136. Southerton S.G., Strauss S.H., Olive M.R. et al. Eucalyptus has a functional equivalent of the Arabidopsis floral meristem identity gene LEAFY II Plant Mol. Biol. 1998. V. 37 (6). P. 897-910.

137. Sridhar V. V., Surendrarao A., Gonzalez D. et al. Transcriptional repression of target genes by LEUNIG and SEUSS, two interacting regulatory proteins for Arabidopsis flower development // Proc. Natl Acad. Sci.USA. 2004. V. 101. P. 11494-11499.

138. Theissen G., Backer A., Di Rosa A. et al A short history of MADS-box genes in plants // Plant Mol. Biol. 2000. V. 16. P. 115-149.

139. Theissen G., Saedler H. Plant biology. Floral quartets // Nature. 2001. V. 409. P. 469-471.

140. Weigel D., Alvarez J., Smyth D.R. et al. LEAFY controls floral meristem identity in Arabidopsis II Cell. 1992. V. 69. P. 843-859.

141. Weigel D., Meyerowitz E.M. Activation of floral homeotic genes in Arabidopsis. Science. 1993. V. 261. P. 1723-1726.

142. Weigel D., Nilsson O. A developmental switch sufficient for flower initiation in diverse plants // Nature. 1995. V. 377. P. 495-500.

143. Wilkinson M.D., Haughn G.W. UNUSUAL FLORAL ORGANS controls meristem identity and organ primordia fate in Arabidopsis II The Plant Cell. 1995. V. 7. P. 1485-1499.

144. Yanofsky M.F., Ma H., Bowman J.L. et al. The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene agamous resembles transcription factors // Nature. 1990. V. 346. P. 35-39.

145. Zhao Y, Medrano L., Ohashi K. et al. HANABA TARANU is a GATA transcription factor that regulates shoot apical meristem and flower development in Arabidopsis II The Plant Cell. 2004. V. 16. P. 2586-2600.1. БЛАГОДАРНОСТИ

146. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю Татьяне Анатольевне Ежовой за неоценимую помощь на всех этапах выполнения работы и внимательное отношение к моей научной деятельности.

147. Я очень признателен Солдатовой Ольге Павловне, Лебедевой Ольге, Скляровой Ольге, Кирик Инессе, Пенину Алексею, а также сотрудникам нашей лаборатории: Чанг, Марии, Евгении, Алексею, Уране Николаевне за помощь в работе и дружественную атмосферу.