Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса

Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса

Aim. The aim of research is the study of inheritance the root system of A. thaliana in the interaction the genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3. Methods. Сomparative morphology – to compare the similarities and differences in the structure of the root systems plants, hybridlogical analysis crossing mu...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2016
1. Verfasser: Хаблак, С.Г.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2016
Schriftenreihe:Фактори експериментальної еволюції організмів
Schlagworte:
Прикладна генетика і селекція
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177642
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса / С.Г. Хаблак // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 18. — С. 159-161. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-177642
record_format dspace
spelling irk-123456789-1776422021-02-17T01:27:53Z Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса Хаблак, С.Г. Прикладна генетика і селекція Aim. The aim of research is the study of inheritance the root system of A. thaliana in the interaction the genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3. Methods. Сomparative morphology – to compare the similarities and differences in the structure of the root systems plants, hybridlogical analysis crossing mutant lines and genetic analysis of inheritance of characteristics of the root system. Results. In crosses between plants of the mutant lines gpa 1-3 × slr-1 and ctr1-1 × alf3-1 in the F₂ generation recessive epistasis occurs (slr-1 slr-1 > GPA1 _; alf3-1 alf3-1 > CTR1_). In this case, the segregation in F₂ is 9:3:4. Conclusions. The results of the analysis of crosses between plants of Arabidopsis mutant lines (ctr1-1 × alf3-1, gpa1-3 × slr-1) showed that the inheritance of characteristics the root system in the interaction of genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3 occurs by the recessive epistasis action of genes. The segregation for the phenotype in generation the F₂ fits a ratio of 9:3:4. 2016 Article Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса / С.Г. Хаблак // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 18. — С. 159-161. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2219-3782 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177642 575:581.144.2:581.133.8:582.683.2 ru Фактори експериментальної еволюції організмів Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Прикладна генетика і селекція
Прикладна генетика і селекція
spellingShingle Прикладна генетика і селекція
Прикладна генетика і селекція
Хаблак, С.Г.
Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
Фактори експериментальної еволюції організмів
description Aim. The aim of research is the study of inheritance the root system of A. thaliana in the interaction the genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3. Methods. Сomparative morphology – to compare the similarities and differences in the structure of the root systems plants, hybridlogical analysis crossing mutant lines and genetic analysis of inheritance of characteristics of the root system. Results. In crosses between plants of the mutant lines gpa 1-3 × slr-1 and ctr1-1 × alf3-1 in the F₂ generation recessive epistasis occurs (slr-1 slr-1 > GPA1 _; alf3-1 alf3-1 > CTR1_). In this case, the segregation in F₂ is 9:3:4. Conclusions. The results of the analysis of crosses between plants of Arabidopsis mutant lines (ctr1-1 × alf3-1, gpa1-3 × slr-1) showed that the inheritance of characteristics the root system in the interaction of genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3 occurs by the recessive epistasis action of genes. The segregation for the phenotype in generation the F₂ fits a ratio of 9:3:4.
format Article
author Хаблак, С.Г.
author_facet Хаблак, С.Г.
author_sort Хаблак, С.Г.
title Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
title_short Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
title_full Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
title_fullStr Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
title_full_unstemmed Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
title_sort эпистатическое взаимодействие генов gpa1 и slr1, ctr1 и alf3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 2016
topic_facet Прикладна генетика і селекція
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177642
citation_txt Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков корневой системы арабидопсиса / С.Г. Хаблак // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 18. — С. 159-161. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series Фактори експериментальної еволюції організмів
work_keys_str_mv AT hablaksg épistatičeskoevzaimodejstviegenovgpa1islr1ctr1ialf3prinasledovaniipriznakovkornevojsistemyarabidopsisa
first_indexed 2025-07-15T15:48:01Z
last_indexed 2025-07-15T15:48:01Z
_version_ 1837728511502057472
fulltext ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2016. Том 18 159 © ХАБЛАК С.Г. Материалы и методы Материалом для исследований служили ра- стения Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. экоти- па (расы) Columbia (Col-О) и мутантных линий gpa 1­3 (g protein alpha subunit 1­3), slr­1/iaa14 (solitary­root­1/indole­3­acetic acid14), ctr1­1 (constitutive triple response 1­1), alf3­1 (aberrant lateral root formation 3­1). Семена мутантных ли- ний были получены из Ноттингемского центра образцов арабидопсиса (Nottingham Arabidopsis Stock Centre (NASC), UK) и Центра биологиче- ских ресурсов Arabidopsis при университете шта- та Огайо (Arabidopsis Biological Resource Centre, USA). Растения выращивали в лаборатории в асеп- тической пробирочной культуре на агаризован- ной питательной среде Кнопа, обогащенной ми- кроэлементами [6]. Семена к посеву готовили путем яровизации в течение 5 суток при темпера- туре 4–6 °С и последующего односуточного про- ращивания при комнатной температуре. Пробир- ки для предохранения от нагревания и попадания света на корни растений обвертывали двумя сло- ями бумаги. Растения культивировали при темпе- ратуре 18–20 °С, освещенность круглосуточная в пределах 4000–7000 лк. Учет количества корней и их длины в корне- вых системах у растений экотипа Соl-О и иссле- дуемых мутантных линий проводили в фазе бу- тонизации. Длину корней измеряли с помощью электронного штангенциркуля типа ШЦЦ-1. Разграничение придаточных корней от боковых корней главного корня проводили по характеру эпидермиса (с устьицами на гипокотиле и без устьиц на главном корне). Кастрацию и принудительную гибридиза- цию проводили под микроскопом типа МБС-9. Генетический анализ наследования признаков корневой системы у растений проводили в F1, F2. В скрещивании ctr1­1 × alf3­1 объем выбор- Корневой системе принадлежит исключи- тельно важная роль в жизни растений. Она по- глощает из почвы воду, минеральные вещества и участвует в синтезе ряда органических соедине- ний, благодаря чему определяет обмен веществ в растительном организме [1]. Несмотря на важную роль корневой систе- мы в поглощении воды и питательных веществ из почвы, генетический контроль ее развития у растений остается недостаточно исследованным. Мало известно об молекулярно-генетических механизмах, регулирующих корнеобразование, рост корней в длину, стимулирующих их ветвле- ние, формирование и развитие корневых воло- сков. Это связано с определенными технически- ми трудностями при изучении корневых систем растений вообще. К настоящему времени молекулярно-гене- тические и физиологические исследования му- тантов Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. позволи- ли изолировать и секвенировать ряд генов, уча- ствующих в развитии корневой системы. К ним относятся гены GPA1, SLR1, CTR1 и ALF3. Ген GPA1 контролирует альфа-субъеди- ницу гетеротримерных ГТФ-связывающих бел- ков (G-белки), ответственных за передачу гор- монального сигнала от рецепторов серпантин- ного типа к транскрипционным факторам [2, 3]. Ген CTR1 кодирует белок CTR1 (репрессор пе- редачи сигнала), который принадлежит к семей- ству широко распространенных у эукариот се- рин/треониновых протеинкиназ, участвующих в так называемом МАР-киназном каскаде [4]. Гены SLR1 и ALF3 контролируют транскрипционные факторы, регулирующие экспрессию генов [5]. В то же время, информация о наследовании признаков корневой системы A. thaliana при вза- имодействии генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 отсутствует, что и послужило поводом для на- ших исследований. Хаблак С.Г. Эпистатическое взаимодействие генов Gpa1 и slR1, CTR1 и alF3 при наследовании признаков... УДК 575:581.144.2:581.133.8:582.683.2 ХАбЛАК С.Г. Луганский национальный аграрный университет, Украина, 61002, г. Харьков, ул. Артема, 44, e­mail: serhab211981@yandex.ua, (066) 442­66­08 эПИСТАТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕйСТВИЕ ГЕНОВ Gpa1 И slR1, CTR1 И alF3 ПРИ НАСЛЕДОВАНИИ ПРИЗНАКОВ КОРНЕВОй СИСТЕМы АРАбИДОПСИСА 160 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2016. Том 18 Хаблак С.Г. Таблица 1 Расщепление в поколении F2 по генам CTR1 и alF3 Расщепление CTR1_ ALF3_ ctr1­1 ctr1­1 ALF3 _ CTR1_ alf3­1 alf3­1; ctr1­1 ctr1­1 alf3­1 alf3­1 χ2 наблюдаемое 105 31 44 0,44 ожидаемое 9 3 4 Подобным образом происходит наследова- ние признаков корневой системы у арабидопси- са при скрещивании растений мутантных линий gpa1­3 × slr­1. У A. thaliana рецессивный аллель gpa1­3 гена GPA1 в гомозиготном состоянии блокирует в корневой системе развитие придаточных корней, а рецессивный аллель slr­1 другого гена – SLR1 – также в гомозиготном состоянии подавляет обра- зование придаточных и боковых корней главно- го корня. От скрещивания растений мутантных линий gpa1­3 × slr­1 все гибриды первого поко- ления оказываются дикого типа, то есть имеют боковые корни главного корня и придаточные корни. Во втором поколении от самоопыления гибридов F1 наблюдается расщепление растений на три фенотипических класса в отношении 9/16 с боковыми корнями главного корня и придаточ- ными корнями (GPA1_ SLR1_) : 3/16 с боковыми корнями главного корня, но без придаточных кор- ней (gpa1­3 gpa1­3 SLR1_) : 4/16 без боковых кор- ней главного корня и придаточных корней (GPA1_ slr­1 slr­1, gpa1­3 gpa1­3 slr­1 slr­1) (табл. 2). Таблица 2 Расщепление в поколении F2 по генам Gpa1 и slR1 Расщепление GPA1_ SLR1_ gpa1­3 gpa1­3 SLR1_ GPA1_ slr­1 slr­1; gpa1­3 gpa1­3 slr­1 slr­1 χ2 наблюдаемое 107 30 45 0,74 ожидаемое 9 3 4 Такое поведение признаков в наследовании можно объяснить рецессивным эпистазом типа slr­1 slr­1 > GPA1 _, когда рецессивная аллель од- ного гена – SLR1 – в гомозиготном состоянии по- давляет действие доминантной аллели другого гена – GPA1 – в гомо- или гетерозиготном состоя- нии. Причем растения генотипа slr­1 slr­1 GPA1 _ оказываются без боковых корней главного корня и придаточных корней, как и двойной гомозигот- ный рецессив slr­1 slr­1 gpa1­3 gpa1­3, посколь- ку рецессивный ген slr­1 в гомозиготном состо- янии вызывает формирование только главного ки во втором поколении составлял 180 растений, а в скрещивании gpa1­3 × slr­1 – 182 растения. Математическую обработку результатов иссле- дований проводили по Г.Ф. Лакину [7], а также по В. Боровикову [8] с использованием компью- терной программы «Statistica». Результаты и обсуждение Учитывая неясность вопроса о взаимодей- ствии генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при на- следовании признаков корневой системы, нами были проведены скрещивания между растени- ями мутантных линий арабидопсиса (ctr1­1 × alf3­1, gpa1­3 × slr­1), имеющих в своем геноти- пе мутации этих генов. У арабидопсиса растения мутантной ли- нии ctr1­1 обладают уменьшенной степенью ветвления корней, а растения мутантной линии alf3­1 не имеют придаточных и боковых кор- ней главного корня, то есть формируют толь- ко главный корень. Аллель CTR1, обусловли- вающий нормальную длину боковых корней, доминирует над аллелем ctr1­1, который опре- деляет укороченную их величину. Другая ал- лельная пара, находящаяся в иной паре гомоло- гичных хромосом, определяет наличие прида- точных и боковых корней главного корня. Это особенность регулируется доминантным алле- лем ALF3. Рецессивный аллель alf3­1 опреде- ляет их отсутствие. При скрещивании растений мутантных ли- ний ctr1­1 и alf3­1 у гибридов первого поколения CTR1 ctr1­1 и ALF3 alf3­1 развиваются нормаль- ные боковые корни главного корня и придаточ- ные корни. Во втором поколении от самоопыле- ния таких растений происходит расщепление на три фенотипических класса в соотношении 105 с типичными придаточными и боковыми корня- ми главного корня, 31 с укороченной их длиной, 44 без придаточных и боковых корней главного корня. Проведенная статистическая оценка разли- чий между экспериментально полученными и теоретически ожидаемыми результатами расще- пления в поколении F2 с помощью критерия со- ответствия χ2 показала, что гипотеза о расщепле- нии по схеме 9:3:4 подтверждается (табл. 1). Эти результаты можно объяснить рецессив- ным эпистазом типа alf3­1 alf3­1 > CTR1_, ког- да рецессивный аллель одного гена – ALF3 – в гомозиготном состоянии подавляет влияние до- минантной аллели другого гена – CTR1 – в гомо- или гетерозиготном состоянии. ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2016. Том 18 161 Эпистатическое взаимодействие генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 при наследовании признаков ... Выводы Результаты анализа проведенных скрещива- ний между растениями мутантных линий араби- допсиса (ctr1­1 × alf3­1, gpa1­3 × slr­1) показали, что наследование признаков корневой системы при взаимодействии генов GPA1 и SLR1, CTR1 и ALF3 происходит по типу епистатического дей- ствия генов. При этом расщепление по фенотипу в поколении F2 идет в отношении 9:3:4. корня, который не разветвляется на боковые кор- ни, тем самым не дает возможности проявиться доминантному гену GPA1 в гомо- или гетерози- готном состоянии, обусловливающему развитие в корневой системе придаточных и боковых кор- ней главного корня. ЛИТЕРАТУРА 1. Тарановская М.Г. Методы изучения корневых систем. – М.: Сельхозиздат, 1957. – 215 с. 2. Ma H., Yanofsky M.F., Meyerowitz E.M. Molecular cloning and characterization of GPA1, a G protein alpha subunit gene from Arabidopsis thaliana // Proc Natl. Acad. Sci. USA. – 1990. – 87, № 10. – Р. 3821–3825. 3. Okamoto H., Matsui M., Deng X.W. Overexpression of the heterotrimeric G-protein alpha-subunit enhances phytochrome- mediated inhibition of hypocotyl elongation in Arabidopsis // Plant Cell. – 2001. – 13, № 7. – Р. 1639–1652. 4. An F., Zhao Q., Ji Y., Li W. Ethylene-induced stabilization of ETHYLENE INSENSITIVE3 and EIN3-LIKE1 is mediated by proteasomal degradation of EIN3 binding F-box 1 and 2 that requires EIN2 in Arabidopsis // Plant Cell. – 2010. – 7, № 1. – Р. 284–301. 5. Di Donato R.J., Arbuckle E., Buker S. Arabidopsis ALF4 encodes a nuclear-localized protein required for lateral root formation // Plant J. – 2004. – 37, № 3. – Р. 3400–3453. 6. Рубина Б.А., Чернавина И.А., Потапов Н.Г. и др. Большой практикум по физиологии растений: учебн. пособие для студен- тов биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1978. – 408 с. 7. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высш. шк., 1990. – 352 с. 8. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере: для профессионалов. – С.-Петербург: Питер, 2003. – 688 с. HABLAK S.G. Lugansk National Agrarian University, Ukraine, 61002, Kharkov, Artem str., 44, e­mail: serhab211981@yandex.ua EPISTATIC GENE INTERACTIONS Gpa1 AND slR1, CTR1 AND alF3 IN INHERITANCE OF TRAITS aRabidopsis ROOT SYSTEM Aim. The aim of research is the study of inheritance the root system of A. thaliana in the interaction the genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3. Methods. Сomparative morphology – to compare the similarities and differences in the structure of the root systems plants, hybridlogical analysis crossing mutant lines and genetic analysis of inheritance of characteristics of the root system. Results. In crosses between plants of the mutant lines gpa 1­3 × slr­1 and ctr1­1 × alf3­1 in the F2 generation recessive epistasis occurs (slr­1 slr­1 > GPA1 _; alf3­1 alf3­1 > CTR1_). In this case, the segregation in F2 is 9:3:4. Conclusions. The results of the analysis of crosses between plants of Arabidopsis mutant lines (ctr1­1 × alf3­1, gpa1­3 × slr­1) showed that the inheritance of characteristics the root system in the interaction of genes GPA1 and SLR1, CTR1 and ALF3 occurs by the recessive epistasis action of genes. The segregation for the phenotype in generation the F2 fits a ratio of 9:3:4. Keywords: Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., root system, gene, mutation, gene interactions.

Ähnliche Einträge