Цитокинин-зависимая экспрессия ARR5::GUS конструкции в ходе роста трансгенных растений Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. на нитратном и аммонийном источниках азота тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Штратникова, Виктория Юрьевна

• Штратникова, Виктория Юрьевна
• кандидат биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Штратникова, Виктория Юрьевна

Список сокращений.

Введение.

Цели и задачи исследования.

Раздел 1. Обзор литературы.

Глава 1.1. Цитокинины и их роль в росте растения.

1.1.1. Физиологическая роль цитокининов.

1.1.2. Многообразие цитокининов.

1.1.3. Модификации цитокининов.

1.1.4. Синтез цитокининов.

1.1.5. Деградация цитокининов.

Глава 1.2. Система рецепции и передачи цитокининового сигнала.

Глава 1.3. Роль цитокининов в процессах старения.

Глава 1.4. Взаимосвязь цитокининового и нитратного метаболизма.

1.4.1. Влияние форм азота в питательной среде на развитие растений.

1.4.2. Влияние азотного питания на метаболизм цитокининов

1.4.3. Влияние неорганического азота на гены синтеза цитокининов.

1.4.4. Влияние неорганического азота на уровень цитокининов

1.4.5. Влияние неорганического азота и цитокининов на регуляторы ответа.

Глава 1.5. Ген ARR5 и его использование для определения цитокининового статуса растения.

Раздел 2.

Глава 2.6. Материалы и методы.

Раздел 3. Результаты и их обсуждение.

Глава 3.7. Анализ применимости метода оценки уровня цитокининов по активности GUS в тканях растений Arabidopsis thaliana, трансформированных маркёрным геном GUS под контролем цитокинин-зависимого промотора ARR5-TQua.

Глава 3.8. Сравнительное изучение роста листьев и активности GUS

Глава 3.9. Влияние нитратного и аммонийного азота в питательной среде на рост и цитокинин-зависимую активность GUS в растениях Arabidopsis.

3.9.1. Изменение активности GUS в растениях, голодающих по нитрату.

3.9.2. Характеристика роста и активности GUS в листьях растений, выращенных на питательной среде, содержащей аммонийный или нитратный азот.

3.9.3. Сравнительное изучение влияния на рост и активность GUS в растениях Arabidopsis thaliana солей аммония в концентрациях 20 и 2 мМ.

Глава 3.10. Морфологические параметры и активность GUS в корнях растений Arabidopsis thaliana, выращенных на средах с различными источниками азота.

Глава 3.11. Влияние экзогенных цитокининов на растения Arabidopsis thaliana, выращенные на среде с 2 мМ аммония в качестве единственного источника азота.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Цитокинин-зависимая экспрессия ARR5::GUS конструкции в ходе роста трансгенных растений Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. на нитратном и аммонийном источниках азота»

Цитокинины принимают участие в регуляции жизни растения на всех этапах онтогенеза от оплодотворения яйцеклетки до старения и смерти. Они участвуют в регуляции деления клеток (Skoog and Miller, 1957), дифференцировке хлоропластов, индуцируют стеблевой морфогенез, задерживают старение листьев (Кулаева, 1962), участвуют в регуляции транспорта метаболитов в растении; с их помощью корневая система -регулирует функциональную активность в надземных органах, в частности, в листьях (Кулаева, 1973, 1987; Мок and Мок, 2001).

О связи цитокининового метаболизма с нитратным питанием известно ещё с 1962 г. (Кулаева, 1962), когда было обнаружено, что нитрат, подаваемый через корни, изменяет реакцию растений на их обработку кинетином. В последнее десятилетие были локализованы гены синтеза цитокининов (AtlPTl—9), и показано, что ген AtIPT3 играет основную роль в синтезе цитокининов в растении в ответ на нитратное питание при азотном голодании, а ген AtIPT5 — в условиях достаточности источников азотного питания (Miyawaki et al., 2004; Takei et al., 2004a). Показно, что при добавлении нитрата к голодающим растениям накапливаются транспортные формы цитокинина в корнях, увеличивается их содержание в пасоке и активных форм цитокининов в листьях, где они вызывают накопление транскриптов регуляторов ответа (Takei et al., 2001b; Sakakibara et al., 1998).

Нитратная и аммонийная форма азота оказывают серьёзное влияние на морфологию растения. На многие растения, в том числе Arabidopsis thaliana, аммонийная форма азота в качестве единственного источника азота, действует негативным образом: угнетается рост побегов (Walch-Liu et al., 2000) и корней (Cao et al., 1993). Ингибирование роста в присутствии аммония приписывают нескольким причинам, одну из которых видят в недостатке нитрата как молекулы, связанной с метаболизмом цитокининов (Walch-Liu et al., 2000). Угнетению роста растений табака на аммонийном азоте соответствовало снижение содержания в пасоке зеатина и его рибозида (Walch-Liu et al., 2000). Перенос растений томатов с раствора аммония на раствор с нитратом вызывал синхронную активацию роста листьев и содержания в листьях и пасоке зеатина и его рибозида (Rahayu et al., 2005). Это подчёркивает сигнальную роль цитокининов в активации роста листьев нитратным азотом.

Гены ARR являются генами-регуляторами ответа в гистидин-киназном цитокининовом сигналинге Arabidopsis. Ген ARR5 относится к ARR-генам группы А, которые характеризуются быстрым и специфическим ответом на активные формы цитокининов, среди которых гены ARR4, 5 и 6 являются наиболее чувствительными и информативными репортёрами цитокининового действия (Brenner et al., 2005). В 2000 году (D'Agoustino et al., 2000) было получено трансгенное растение с конструкцией ARR5::GUS, где репортёрный ген (3-глюкуронидазы находился под контролем промотора гена ARR5. При обработке цитокининами активировалась экспрессия ARR5 во всех тканях растения. Было показно, что экспрессия конструкции ARR5::GUS повышалась при обработке Arabidopsis thaliana возрастающими концентрациями бензиладенина (D'Agoustino et al., 2000; Romanov et al., 2002; Lopez-Bucio et al., 2007), а при снижении концентрации эндогенных цитокининов в результате трансформации растений геном оксидазы цитокинина уровень ^.Я^.-.-Сгб^-активности снижался (Werner et al., 2003). Aloni с соавторами (Aloni et al., 2005) с помощью иммунолокализации показали, что участки высокой GUS-активности совпадают с участками высоких концентраций цитокининов. Таким образом, было доказано, что GUS-активность конструкции ARR5::GUS действительно отражает уровень активных цитокининов в растениях.

Однако до сих пор не проводилось систематических исследований, позволяющих установить изменение распределения цитокининов по растению в ходе его развития. Также не было данных, характеризующих это 7 распределение при выращивании растений на различных источниках азотного питания в течение длительного срока развития. Использование экспрессии ARR5::GUS конструкции, в которой ген репортёрного белка GUS находился под контролем цитокинин-зависимого промотора, предоставила хорошие методические возможности для выяснения этих вопросов.

Цели и задачи исследования

Цель работы состояла в том, чтобы изучить, как уровень активных цитокининов, о котором судили по активности GUS в растениях A. thaliana, трансформированных GUS-теном под контролем цитокинин-зависимого промотора у4&К5-гена, коррелирует с ростовыми процессами в трансформантах и как эти процессы зависят от нитратного и аммонийного питания растений.

В задачи работы входили

1. Проверка реакции промотора ^4&Я5-гена на изменение уровня цитокинина в листьях трансгенных растений Arabidopsis.

2. Сравнение роста листьев растений и цитокинин-зависимой экспрессии в них GUS-TQua в качестве критерия уровня в них активных форм цитокининов.

3. Изучение изменений в локализации активных форм цитокининов в ходе роста растений.

4. Сравнение особенностей распределения активных форм цитокининов в листьях и корнях растений, выращенных на нитратном и аммонийном источниках азота.

5. Изучение влияния экзогенного цитокинина на морфогенез и экспрессию ARR5::GUS-KOHcipyKWiH в трансгенных растениях Arabidopsis в условиях аммонийного питания.

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Штратникова, Виктория Юрьевна

Выводы

На растениях Arabidopsis thaliana, трансформированных маркерным GUS-tghom под контролем цитокинин-зависимого промотора -проведено сравнительное изучение роста и активности GUS, отражающей уровень активных форм цитокининов в тканях, и получены следующие закономерности.

1. С помощью анализа экспрессии GUS-reua впервые установлена динамика уровня активных форм цитокининов в онтогенезе листа Arabidopsis thaliana, показано их накопление в ходе роста листа и падение после его остановки.

2. Показана локализация активных форм цитокининов в тканях листа с преобладанием в проводящей системе и гидатодах, что указывает на поступление цитокининов в листья из корневой системы.

3. Анализ активности GUS в ходе развития растений Arabidopsis thaliana показал смещение накопления активных форм цитокининов из нижних, закончивших рост листьев в верхние растущие листья, что указывает на их перераспределение в онтогенезе растений.

4. Анализ активности GUS в трансформантах, выращенных на нитратном или аммонийном источниках азота, выявил следующие закономерности их влияния на уровень цитокининов в растении: а) Уровень активных форм цитокининов был выше у растений на нитратном азоте, что соответствовало более активному их росту и развитию по сравнению с растениями на аммонийном азоте. б) Голодание растений по нитратам вызывало резкое снижение уровня активных форм цитокининов в листьях, который восстанавливался после предоставления растениям нитратного, но не аммонийного азота. в) Аммонийное питание в отсутствие нитратов угнетало в наших условиях рост растений, приводило к нарушениям развития в листьях сосудистой системы, снижало уровень активных форм цитокининов в растении и изменяло их локализацию в тканях листа, г) В ходе роста растений на аммонийной среде происходило снижение уровня цитокинина в корнях: исчезновение активности GUS в меристемах, корневом чехлике и сосудистой системе, что свидетельствует о подавлении в корнях метаболических процессов, связанных с синтезом цитокининов.

5. Добавление /прянс-зеатина в питательную среду, содержащую в качестве единственного источника азота соли аммония, в значительной степени исправляло вызванные им нарушения роста в надземных органах растений.

Благодарности

За работу над своей диссертацией мне бы хотелось поблагодарить в первую очередь своего научного руководителя Кулаеву Ольгу Николаевну.

Не меньшую признательность я выражаю коллективу лаборатории экспрессии генома растений ИФР РАН, особенно Кудряковой Наталье Васильевне за плодотворное сотрудничество, Каравайко Наталье Николаевне за технические консультации, всем сотрудникам за важные критические замечания и моральную поддержку, заведующему лабораторией Кузнецову Виктору Васильевичу за организацию всей работы, а также директору ИФР РАН Кузнецову Владимиру Васильевичу за предоставленную возможность для работы над диссертацией.

Я приношу глубокую благодарность сотрудникам кафедры физиологии растений биологического факультета МГУ: Харитонашвили Елене Владимировне, Полесской Ольге Генриховне, Алёхиной Наталье Дмитриевне, Чубу Владимиру Викторовичу — за ценные теоретические консультации и практическую помощь; Лазаревой Екатерине Алексеевне, Кочетовой Галине Владимировне, Аверчевой Ольге Владимировне и Лабунской Елене Алексеевне за моральную поддержку; и в особенности, .заведующему кафедрой Ермакову Игорю Павловичу.

За методические идеи, советы, консультации и рекомендации мне хотелось бы поблагодарить сотрудника НИИ им. Белозерского Дмитрия Кнорре и сотрудника каф. физиологии и биохимии растений СПбГУ Григория Пожванова.

Я также очень признательна за неоценимую помощь в организации основной части работы — бинокулярных фотосъёмок — сотруднику кафедры генетики биологического факультета МГУ Ленину Алексею и сотруднице НИИ им. Белозёрского Логачёвой Марии.

Заключение

Работа, проделанная нами, выявила некоторые закономерности распределения цитокининов в различных органах растения в ходе его роста и развития. Мы установили, что цитокинины накапливаются в листе только в период активного его роста, после прекращения которого уровень цитокининов в них быстро снижается, происходит перераспределение цитокининов в пользу более молодых, растущих органов.

Были получены данные, являющиеся очередным свидетельством в -пользу гипотезы, утверждающей, что нарушения развития растения под действием аммония в качестве единственного источника азота, вызваны отсутствием нитрата как сигнальной молекулы. Один из механизмов этих нарушений связан, по-видимому, с ингибированием синтеза цитокининов в корнях. Добавление экзогенных цитокининов в небольших количествах может частично исправить нарушения морфологии и способствовать развитию надземной части растения, при этом происходит сдвиг отношения побеги/корни в пользу надземной части.

Данные по сравнению экспрессии GUS-гена под контролем цитокинин-- зависимого промотора ARR5-гена на средах, содержащих нитрат или аммоний в качестве единственного источника азота, являются приоритетными и способствуют нашему пониманию процессов взаимодействия элементов минерального питания и регуляторной фитогормональной системы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Штратникова, Виктория Юрьевна, 2009 год

1. Кулаева О.Н. (1962) Влияние корней на обмен веществ листьев в связи с проблемой действия кинетина на лист. Физиология растений, 9, 229—239.

2. Кулаева О.Н. (1973) Цитокинины, их структура и функции. М.: Наука, 263 с.

3. Кулаева О.Н., Кузнецов В.В. (2002) Новейшие достижения и перспективы в области изучения цитокининов. Физиология растений, 49, 626—640.

4. Пожванов Г.А., Медведев С.С. (2008) Метод количественной оценки содержания ауксина по гистохимическому окрашиванию на GUS-активность. Физиология растений, 55, 786—792.

5. Полесская О.Г., Каширина Е.И., Андреева С.Е., Горяева О.В., Глазунова М.А., Алёхина Н.Д. (2001) Морфофизиологические параметры донорного листа при акклимации пшеницы к условиям азотного питания. Физиология растений, 48, 829—835.

6. Селиванкина С.Ю., Зубкова Н.К., Куприянова Е.В., Люкевич Т.В., Кузнецов В.В., Лось Д.А., Кулаева О.Н. (2006) Реакция на цитокинин у цианобактерий. Физиология растений, 53, 851-956.

7. Aloni R., Aloni Е., Langhans М., Ullrich C.I. (2006) Role of cytokinin and auxin in shaping root architecture: regulating vascular differentiation, lateral root initiation, root apical dominance and root gravitropism. Ann. ofBot., 97, 883—893.

8. Aloni R., Langhans M., Aloni E., Dreieicher E., Ullrich C.I. (2005) Root-synthesized cytokinin in Arabidopsis is distributed in the shoot by the transpiration stream. J. Exp. Bot., 56, 1535—1544.

9. Aloni R., Langhans M., Aloni E., Ullrich C.I. (2004) Role of cytokinin in the regulation of root gravitropism. Planta, 220, 177—182.

10. Arnon D.I. (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol, 24, 1—15.

11. Battraw M.J., Hall T.C. (1990) Histochemical analysis of CaMV 35S promoter-P-glucuronidase gene expression in transgenic rice plants. Plant Mol. Biol, 15, 527—538.

12. Bedell J. P., Chalot M., Gamier A., Botton B. (1999) Effects of nitrogen source on growth and activity of nitrogen-assimilating enzymes in Douglas-fir seedlings. Tree Physiology, 19, 205—210.

13. Beemster G.T.S., Baskin T.I. (2000) STUNTED PLANT 1 mediates effects of cytokinin, but not of auxin, on cell division and expansion in the root of Arabidopsis. Plant Physiol, 124, 1718—1727.

14. Benkova E., Michniewicz M., Sauer M., Teichmann Т., Selfertova D., Jurgens G., Friml J. (2003) Local, efflux-dependent auxin gradients as a common module for plant organ formation. Cell, 115, 591—602.

15. Block De M., Debrouwer D. (1992) In-situ enzyme histochemistry on plastic-embedded plant material. The development of an artefact-free (3-glucuronidase assay. Plant J., 2, 261—266.

16. Bradford M.M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein. Anal Biochem., 72, 248—254.

17. Brandstatter I., Kieber J.J. (1998) Two genes with similarity to bacterial response regulators are rapidly and specifically induced by cytokinin in Arabidopsis. Plant Cell, 10, 1009—1019.

18. Buchanan-Wollaston V., Ainsworth C. (1997) Leaf senescence in Brassica napus: cloning of senescence related genes by subtractive hybridization. PlantMol. Biol., 33, 821—834.

19. Buchanan-Wollaston V., Earl S., Harrison E., Mathas E., Navabpour S., Page Т., Pink D. (2003) The molecular analysis of leaf senescence — a genomics approach. PlantBiotechnol. J.,1, 3—22.

20. Candela H., Martinez-Laborda A., Micol J. L. (1999) Venation pattern formation in Arabidopsis thaliana vegetative leaves. Dev. Biol., 205, 205— 216.

21. Cao Y., Glass A.D.M., Crawford N.M. (1993) Ammonium inhibition of Arabidopsis root growth can be reversed by potassium and auxin resistance mutations aux 1, axrl and axrl. Plant Physiol., 102, 983—-989.

22. Casimiro I., Marchant A., Bhalerao R.P., Beeckman Т., Dhooge S., Swarup R., Graham N., Inze D., Sandberg G., Casero P.J., Bennett M. (2001) Auxin transport promotes Arabidopsis lateral root initiation. Plant Cell, 13, 843—852.

23. Chaillou S., Vessey J.K., Morot-Gaudry J.F., Raper C.D., JR., Henry L.T., Boutin J.P. (1991) Expression of characteristics of ammonium nutrition as affected by pH of the root medium. J. Exp. Bot., 42, 189—196.

24. Che P., Lall S., Howell S.H. (2007) Developmental steps in acquiring competence for shoot development in Arabidopsis tissue culture. Planta, 226,1183—1194.

25. Chen C.M. (1981) Biosynthesis and enzymic regulation of the interconversion of cytokinin. In: Metabolism and molecular activities of cytokinins, Guern J., Peaud-Lenoel C. (eds.) Heidelberg: Springer-Verlag, pp. 34—43.

26. Cramer M.D., Lewis O.A.M. (1993) The influence of N03 and NHt nutrition on the carbon and nitrogen partitioning characteristics of wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) plants. Plant and Soil, 154, 289—300.

27. D'Agostino I.B., Deruere J., Kieber J.J. (2000) Characterization of the response of the Arabidopsis response regulator gene family to cytokinin. Plant Physiol., 124, 1706—1717.

28. Debi R. В., Taketa S., Ichii M. (2005) Cytokinin inhibits lateral root initiation but stimulates lateral root elongation in rice (Oiyza sativa). J. Plant Physiol. 162, 507—15.

29. Drew M.C. (1975) Comparison of the effects of a localized supply of phosphate, nitrate, ammonium and potassium on the growth of the seminal root system, and the shoot, in barley. New Phytol., 75, 479—490.

30. Ferreira F.J., Kieber J.J. (2005) Cytokinin signaling. Curr. Opin. Plant Biol. 8, 518—525.

31. Gan S., Amasino R.M. (1997) Making sense of senescence: molecular genetic regulation and manipulation of leaf senescence. Plant Physiol., 113, 313—319.

32. Gepstein S., Sabehi G., Carp M.J., Hajouj Т., Falah M., Nesher O., Yariv I., Dor C., Bassani M. (2003) Large-scale identification of leaf senescence-associated genes. Plant J., 36, 629—642.

33. Golovko A., Sitbon F., Tillberg E., Nicander B. (2002) Identification of a tRNA isopentenyltransferase gene from Arabidopsis thaliana. Plant Mol. Biol 49, 161—169.

34. Gregersen P.L., Holm P.B. (2007) Transcriptome analysis of senescence in the flag leaf of wheat (Triticum aestivum L.). Plant Biotechnol J., 5, 192—206.

35. Guo Y., Cai Z., Gan S. (2004) Transcriptome of Arabidopsis leaf ' senescence. Plant Cell Environ., 27, 521—549.

36. Hensel L.L., Grbic V., Baumgarten D.A., Bleecker A.B. (1993) Developmental and age related processes that influence the longetivity and senescence of photosynthetic tissues in Arabidopsis plants. Plant Cell, 5, 553—564.

37. Himanen I.K., Boucheron E., Vanneste S., de Almeida E.J., Inze D., Beeckman T. (2002) Auxin-mediated cell cycle activation during early lateral root initiation. Plant Cell, 14, 2339—2351.

38. Hirose N., Makita N., Kojima M., Kamada-Nobusada Т., Sakakibara

39. H. (2007) Overexpression of a type-A response regulator alters rice morphology and cytokinin metabolism. Plant Cell Physiol., 48, 523—539.

40. Hirose N., Takei K., Kuroha Т., Kamada-Nobusada Т., Hayashi H., Sakakibara H. (2008) Regulation of cytokinin biosynthesis, compartmentalization and translocation. J. Exp. Bot., 59, 75—83.

41. Hodal L., Bochardt A., Nielsen J.E., Mattsson O., Okkels F.T. (1992) Detection, expression and specific elimination of endogenous glucuronidase activity in transgenic and non-transgenic plants. Plant Sci., 87, 115—122.

42. Hwang C.F., Lin Y., D'Souza Т., Cheng C.L. (1997) Sequences necessary for nitrate-dependent transcription of Arabidopsis nitrate reductase genes. Plant Physiol., 113, 853-—62.

43. Hwang I., Chen H.-C., Sheen J. (2002) Two-component signal transduction pathways in Arabidopsis. Plant Physiology, 129, 500—515.

44. Hwang I., Sheen J. (2001) Two-component circuitry in Arabidopsis signal transduction. Nature, 413, 383—389.

45. Imamura A., Hanaki N., Umeda H., Nakamura A., Suzuki Т., Ueguchi C., Mizuno T. (1998) Response regulators implicated in His-to-Asp phosphotransfer signaling in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 2691—2696.

46. Inoue Т., Higuchi M., Hashimoto Y., Seki M., Kobayashi M., Kato Т., Tabata S., Shinozaki K., Kakimoto T. (2001) Identification of CRE1 as a cytokinin receptor from Arabidopsis. Nature, 409, 1060—1063.

47. Jefferson R.A. (1987) Assaying chimeric genes in plants: The GUS gene fusion system. PlantMol. Biol. Rep., 5, 385—405.

48. Jefferson R.A. (1989) The GUS reporter gene system. Nature, 342, 837— 838.

49. Jefferson R.A., Burgess S.M., Hirsh D. (1986) P-Glucuronidase from Escherichia coli as a gene-fusion marker. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 8447—8451.

50. Jefferson R.A., Kavanagh T.A., Bevan M.W. (1987) GUS-Fusion: glucuronidase as a sensitive and versatile gene-fusion marker in higher plants. EMBOJ., 6, 3901—3907.

51. Jung J.H., Yun J., Seo Y.H., Park C.M. (2005) Characterization of an Arabidopsis gene that mediates cytokinin signaling in shoot apical meristem development. Mol Cells, 19, 342—349.

52. Kakimoto T. (2001) Plant cytokinin biosynthetic enzymes as dimethylallyl diphosphate: ATP/ADP isopentenyl-transferases. Plant Cell Physiol., 42, 677—685.

53. Kamfnek M., Motyka V., Vankova R. (1997) Regulation of cytokinin content in plant cells. Phys. Plant., 101, 689—700.

54. Kende H. (1964) Preservation of chlorophyll in leaf sections by substances obtained from root exudate. Science, 145, 1066—1067.

55. Kiba Т., Taniguchi M., Imamura A., Ueguchi C., Mizuno Т., Sugiyama T. (1999) Differential expression of genes for response regulators in response to cytokinins and nitrate in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol 40, 767—771.

56. Kiba Т., Yamada H., Sato S., Kato Т., Tabata S., Yamashino Т., Mizuno Т. (2003) The Type-A response regulator, ARR15, acts as a135negative regulator in the cytokinin-mediated signal transduction in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol. 44, 868—874.

57. Kim H.J., Ryu H., Hong S.H., Woo H.R., Lim P.O., Lee I.C., Sheen J., Nam H.G., Hwang I. (2006) Cytokinin-mediated control of leaf longevity by AHK3 through phosphorylation of ARR2 in Arabidopsis. Proc Natl Acad SciUSA, 103,814—819.

58. Kuderova A., Urbankova I., Valkova M., Malbeck J, Brzobohaty В., Nemethova D., Hejatko J. (2008) Effects of conditional IPT-dependent cytokinin overproduction on root architecture of Arabidopsis seedlings. Plant Cell Physiol., 49, 570—582.

59. Kuiper D. (1988) Growth responses of Plantago major L. ssp. pleiosperma (Pilger) to changes in mineral supply. Evidence for reulation by cytokinins. -Plant Physiol, 87, 555—557.

60. Kuiper D., StaaL M. (1987) The effects of exogenously applied plant growth substances on the physiological plasticity in Plantago major ssp. pleiosperma: Responses of growth, shoot to root ratio and respiration. Physiol Plant., 69, 651—658.

61. Kulaeva O.N., Prokoptseva O.S. (2004) Recent advances in the study of mechanisms of action of phytohormones. Biochemistfy (Mosc), 69, 233— 247.

62. Kulaeva O.N., Zagranichnaya Т.К., Brovko F.A., Karavaiko N.N., Selivankina S.Y., Zemlyachenko Y.V., Hall M., Lipkin V.M., Boziev

63. K.M. (1998) A new family of cytokinin receptors from Cereales. FEBS Lett., 423, 239—242.

64. Kurakawa Т., Ueda N., Maekawa M., Kobayashi K., Kojima M., Nagato Y., Sakakibara H., Kyozuka J. (2007) Direct control of shoot meristem activity by a cytokinin-activating enzyme. Nature, 445, 652—655.

65. Laskowski M.J., Williams M.E., Nusbaum H.C., Sussex I.M. (1995) Formation of lateral root meristems is a two stage process. Dev., 121, 3303—3310.

66. Lee D.J., Kim S., Ha Y.M., Kim J. (2008) Phosphoiylation of Arabidopsis response regulator 7 (ARR7) at the putative phospho-accepting site is required for ARR7 to act as a negative regulator of cytokinin signaling. Planta, 227, 577—587.

67. Leibfried A., To J.P.C., Busch W., Stehling S., Kehle A., Demar M., Kieber J.J., Lohmann J.U. (2005) WUSCHEL controls meristem function by direct regulation of cytokinin-inducible response regulators. Nature, 438, 1172—1175.

68. Letham D.S., Shannon I.S., McDonald R. (1964) The structure o^-zeatin, a factor inducing cell division. Proc. Chem. Soc., 7, 230.

69. Li X., Mo X., Shou H., Wu P. (2006) Cytokinin-mediated cell cycling arrest of pericycle founder cells in lateral root initiation of Arabidopsis. Plant Cell Physiol., 47, 1112—1123.

70. Lim P.O., Woo H.R., Nam H.G. (2003) Molecular genetics of leaf senescence in Arabidopsis. Trends Plant Sci., 8, 272—278.

71. Little Y.D., Rao H., Oliva S., Daniel-Vedel F., Krapp A., Malamy J.E. (2005) The putative high-affinity nitrate transporter NRT2.1 represses lateral root initiation in response to nutritional cues. Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 102, 13693—13698.

72. Lohar D.P., Schaff J.E., Laskey J.G., Kieber J.J., Bilyeu K.D., Bird D.M. (2004) Cytokinins play opposite roles in lateral root formation, and nematode and Rhizobial symbioses. Plant J., 38, 203—214.

73. Malamy J. E. (2005) Intrinsic and environmental response pathways that regulate root system architecture. Plant, Cell Env., 28, 67—77.

74. Malamy J., Benfey P. (1997) Organization and cell differentiation in lateral roots of Arabidopsis thaliana. Dev., 124, 333—344.

75. Malamy J., Ryan K. (2001) Environmental regulation of lateral root initiation in Arabidopsis. Plant Physiol., 127, 899—909.

76. Martin Т., Schmidt R., Altmann Т., Frommer W.B. (1992) Nondestructive assay systems for detection of ^-glucuronidase activity in higher plants. Plant Mol. Biol. Rep., 10, 37—46.

77. Miller C.O. (1961) Kinetin and related compounds in plant growth. Annu.Rev. Plant. Physiol., 12, 395—408.

78. Miyata S.-i., Urao Т., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. (1998) Characterization of genes for two-component phosphorelay mediators with a single HPt domain in Arabidopsis thaliana. FEBS Lett., 437, 11—14.

79. Miyawaki K., Matsumoto-Kitano M., Kakimoto T. (2004) Expression of cytokinin biosynthetic isopentenytransferase genes in Arabidopsis: tissue specificity and regulation by auxin, cytokinin, and nitrate. Plant J., 37, 128—138.

80. Мок D.W., Мок M.C. (2001) Cytokinin metabolism and action. Annu. Rev. Plant Physiol Plant Mol. Biol, 52, 89—118.

81. Мок D.W.S., Мок M.C. (1994) Cytokinins: Chemistry, Activity and Function. CRC Press, Boca Raton, FL

82. Mothes K., Engelbrecht L., Kulajewa O. (1959) Uber die Wirkung des Kinetins auf Stickstoffverteilung und EiweiBsynthese in isolierten Blattern. Flora 147, 445—464.

83. Motyka V., Vankova R., Capkova V., Petrasek J., Kammek M., Schmiilling T. (2003) Cytokinin-induced upregulation of cytokinin oxidase activity in tobacco includes changes in enzyme glycosylation and secretion. Physiol Plant., 117, 11—21.

84. Nishimura C., Ohashi Y., Sato S., Kato Т., Tabata S., Ueguchi C. (2004) Histidine kinase homologs that act as cytokinin receptors possess overlapping functions in the regulation of shoot and root growth in Arabidopsis. Plant Cell, 16, 1365—1377.

85. Novel G., Novel M. (1973) Mutants of E. coli К 12 unable to grow on methyl-beta-D-glucuronide: map location of uidA locus of the structural gene of beta-D-glucuronidase. Mol Gen. Genet., 120, 319—335.

86. Peuke A.D., Jeschke W.D., Hartung W. (1998) Foliar application of nitrate or ammonium as sole nitrogen supply in Ricimis communis. II. The flows of cations, chloride and abscisic acid. New Phytol. 140, 625—636.

87. Raab Т.К., Terry N. (1994) Nitrogen source regulation of growth and photosynthesis in Beta vulgaris L. Plant Physiol., 105, 1159—1166.

88. Rahayu Y.S., Walch-Liu P., Neumann G., Romheld V., Wiren N., Bangerth F. (2005) Root-derived cytokinins as long-distance signals for N03-induced stimulation of leaf growth. J. Exp. Bot., 56, 1143—1152.

89. Rashotte A.M., Carson S.D.B., To J.P.C., Kieber J.J. (2003) Expression profiling of cytokinin action in Arabidopsis. Plant Physiol., 132, 1998— 2011.

90. Rauh B.L., Basten C., Buckler IV E. S. (2002) Quantitative trait loci analysis of growth response to varying nitrogen sources in Arabidopsis thaliana. Theor. Appl. Genet., 104, 743—750.

91. Richmond A.E., Lang A. (1957) Effect of kinetin on protein content and survival of detached Xanthium leaves. Science, 125, 650—651.

92. Romanov G.A., Kieber J.J., Schmulling T. (2002) A rapid cytokinin response assay in Arabidopsis indicates a role for phospholipase D in cytokinin signalling. FEBSLett., 515, 39—43.

93. Romanov G.A., Lomin S.N., Schmulling T. (2006) Biochemical characteristics and ligand-binding properties of Arabidopsis cytokininreceptor АНКЗ compared to CRE1/AHK4 as revealed by a direct binding assay. J. Exp. Bot., 57, 4051-4058.

94. Sabatini S., Beis D., Wolkenfelt H., Murfett J., Guilfoyle Т., Malamy J., Benfey P., Leyser O., Bechtold N., Weisbeek P., Scheres B. (1999) An auxin-dependent distal organizer of pattern and polartity in the Arabidopsis root. Cell, 99, 463—472.

95. Sakai H., Aoyama Т., Bono H., Oka A. (1998) Two-component response regulators from Arabidopsis thaliana contain a putative DNA-binding motif. Plant Cell Physiol., 39, 1232—1239.

96. Sakai H., Aoyama Т., Oka A. (2000) Arabidopsis ARR1 and ARR2 response regulators operate as transcriptional activators. Plant J., 24, 703— 711.

97. Sakai H., Honma Т., Aoyama Т., Sato S., Kato Т., Tabata S., Oka A.2001) ARR1, a transcription factor for genes immediately responsive to cytokinins. Science, 294, 1519—1521.

98. Sakakibara H. (2006) Cytokinins: activity, biosynthesis, and translocation. Annu. Rev. Plant Biol., 57, 431—449.

99. Sakakibara H., Suzuki M., Takei K., Deji A., Taniguchi M., Sugiyama T. (1998) A response-regulator homologue possibly involved in nitrogen signal transduction mediated by cytokinin in maize. Plant J., 14, 337—344.

100. Scheres В., Benfey P., Dolan L. (2002) Root development. In: The Arabidopsis Book. Somerville C. R., Meyerowitz E. M. (eds.) American Society of Plant Biologists, Rockville, MD. http://www.aspb.org/downloads/arabidopsis.

101. Signora L., De Smet I., Foyer C.H., Zhang H. (2001) ABA plays a central role in mediating the regulatory effects of nitrate on root branching in Arabidopsis. Plant J., 28, 655—662.

102. Singh S., Letham D.S., Zhang X., Palni L.M.S. (1992) Cytokinin biochemistry in relation to leaf senescence. Part IV. Effect of nitrogenous141nutrients on cytokinin levels and senescence of tobacco leaves. Physiol. Plant., 84, 262—268.

103. Skoog F., Miller C.O. (1957) Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro. Symp. Soc. Exp. Biol, 54, 118— 130.

104. Smet De I., Signora L., Beeckman Т., Foyer C.H., Zhang H. (2003) An abscisic acid-sensitive checkpoint in lateral root development of Arabidopsis. Plant J., 33, 543—555.

105. Sporlein В., Mayer A., Dahlfeld G., Koop H.U. (1991) A microassay for quantitative determination of P-glucuronidase reporter gene activities in individually selected single higher plant cells. Plant Sci., 78, 73—80.

106. Stitt M. (1999) Nitrate regulation of metabolism and growth. Curr. Opin. Plant Biol, 2, 178—186.

107. Strnad M., Hanus J., Vanek Т., Kamrnek M., Ballantine J.A., Fussell В., Hanke D.E. (1997) Meta-topolin, a highly active aromatic cytokinin from poplar leaves (Populus x canadensis Moench., cv. Robusta). Phytochemistty, 45, 213—218

108. Suzuki Т., Imamura A., Ueguchi C., Mizuno T. (1998) Histidine-containing phosphotransfer (HPt) signal transducers implicated in His-to-Asp phosphorelay in Arabidopsis. Plant Cell Physiol., 39, 1258—1268.

109. Takei K., Sakakibara H., Sugiyama T. (2001a) Identification of genes encoding adenylate isopentenyltransferase, a cytokinin biosynthesis enzyme, in Arabidopsis thaliana. J. Biol Chem., 276, 26405—26410.

110. Takei K., Ueda N., Aoki K., Kuromori Т., Hirayama Т., Kazuo S., Yamaya Т., Sakakibara H. (2004a) AtIPT3 is a key determinant of nitrate-dependent cytokinin biosynthesis in Arabidopsis. Plant Cell Physiology, 45, 1053—1062.

111. Takei K., Yamaya Т., Sakakibara H. (2004b). Arabidopsis CYP735A1 and CYP735A2 encode cytokinin hydroxylases that catalyze the biosynthesis of trans-zeatin. J. Biol Chem., 279, 41866—41872.

112. Taniguchi M., Kiba Т., Sakakibara H., Ueguchi C., Mizuno Т., Sugiyama T. (1998) Expression of Arabidopsis response regulator homologs is induced by cytokinins and nitrate. FEBSLett., 429, 259—262.

113. Ueguchi C., Koizumi H., Suzuki Т., Mizuno T. (2001) Novel family of sensor histidine kinase genes in Arabidopsis thaliana. Nature, 42, 231—235.

114. Urao Т., Miyata S., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. (2000) Possible His to Asp phosphorelay signaling in an Arabidopsis two-component system. FEBS Lett., 478, 227—232.

115. Urao Т., Yakubov В., Yamaguchi-Shinozaki К., Shinozaki К. (1998) Stress-responsive expression of genes for two-component response regulator-like proteins in Arabidopsis thaliana. FEBSLett., 427, 175—178.

116. Vitha S., Benes K., Michalova M., Ondrej M. (1993) Quantitative |3-glucuronidase assay in transgenic plants. Biol. Plant. 35, 151—155.

117. Vitha S., Benes K., Phillips J.P., Gartland K.M.A. (1995) Histochemical GUS analysis. Methods Mol. Biol, 44, 185—193.

118. Walch-Liu P., Ivanov I.I., Filleur S., Gan Y., Remans Т., Forde B.G. (2006) Nitrogen regulation of root branching. Ann. Bot., 97, 875—881.

119. Walch-Liu P., Neumann G., Bangerth F., Engels C. (2000) Rapid effects of nitrogen form on leaf morphogenesisin tobacco. J. Exp. Bot., 51, 227—237.

120. Wang R., Tischner R., Gutierrez R.A., Hoffman M., Xing X., Chen M., Coruzzi G., Crawford N.M. (2004) Genomic analysis of the nitrate response using a nitrate reductase-null mutant of Arabidopsis. Plant Physiol, 136, 2512—2522.

121. Wiren von N., Gazzarrini S., Gojon A., Frommer W. B. (2000) The molecular physiology of ammonium uptake and retrieval. Curr. Opin. Plant Biol, 3, 254—261.

122. Yanai O., Shani E., Dolezal K., Tarkowski P., Sablowski R., Sandberg G., Samach A., Ori N. (2005) Arabidopsis KNOXI proteins activate cytokinin biosynthesis. Curr. Biol, 15, 1566—1571.

123. Yonekura-Sakakibara K., Kojima M., Yamaya Т., Sakakibara H.2004) Molecular characterization of cytokinin-responsive histidine kinasesin maize. Differential ligand preferences and response to m-zeatin. Plant Physiol 134, 1654—1661.

124. Zhang H., Forde B. (1998) An Arabidopsis MADS box gene that controls nutrient-induced changes in root architecture. Sci., 279, 407—409.

125. Zhang H., Jennings A., Barlow P.W., Forde B.G. (1999) Dual pathways for regulation of root branching by nitrate. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 6529—6534.

126. Zhang H., Rong H., Pilbeam D. (2007) Signalling mechanisms underlying the morphological responses of the root system to nitrogen in Arabidopsis thaliana. J. Exp. Bot., 58, 2329—2338.