Введение к работе
Актуальность и проблемы. Значительные успехи в понимании фундаментальных основ генетической регуляции процессов морфогенеза у покрытосеменных растений, достигнуты благодаря изучению структуры и эволюции нескольких семейств генов транскрипционных регуляторов. Среди них в течение последних двенадцати лет особенно интенсивно исследуются гомеозисные переключатели развития из семейства MADS-box генов (Theissen et al., 2000; Ng and Yanofsky. 2001; Theissen, 2001).
Значительная структурная к функциональная консервативность MADS-box генов в пределах двух классов покрытосеменных растений существенно облегчает изучение механизмов, с помощью которых гомологичные и/или ортологичные гены определяют общие черты и видоспецифические различия в морфологии цветка, С установлением связи ген-признак становится возможным использовать MADS-box гены а качестве ДНК маркеров для мониторинга хозяйственно ценных признаков растений в селекции и для паспортизации сортов культурных растений. Кроме того, ведется активная работа по генетической модификации растений MADS-box генами с целью изменить морфологию цветков и соцветий. Оба биотехнологических направления исследований MADS-box генов защищены патентами и уже вышли в область практического использования.
Успешное применение MADS-box генов в качестве ДНК маркеров хозяйственно ценных признаков во многом зависит от того, насколько полно изучены структурные особенности и функции MADS-box генов в регуляции морфогенеза сельскохозяйственных растений.
Цели я задачи исследования. Цель настоящей работы - обнаружение и идентификация MADS-box генов развития в геномах растений ржи и пшеницы, и сопоставление обнаруженных генов или фрагментов этих генов с последовательностями MADS-box генов, уже известиями у. друг-нх—имзлв— растений, для создания высоко-специфичных гибриди: ацччуных .зондов. ЮТКк Л
* ИМ, К. Л
Инв. ї-j-? ft
В процессе работы предстояло решить следующие задачи;
Сконструировать олигонуклеотидные праймеры, специфичные по отношению к MADS-box и К-box последовательностям трех функционально различных классов MADS-box генов: apetalal, agamous и agomous-like.
Синтезировать фрагменты MADS-box генов ржи и пшеницы методом прямой амплификации геномной ДНК (с помощью полимеразной цепной реакции, ГЩР), клонировать эти фрагменты и идентифицировать их по первичной
структуре.
> Провести сопоставление нукпеотидкых и производных аминокислотных
последовательностей фрагментов MADS-box генов ржи и пшеницы со всеми
известными последовательностями MADS-box генов злаков и генам и -
прототипами из растений арабндопсиса (Amb'tdopsis thaiiana L.) и львиного
зева {Antirrhinum majus L.).
Научная новизна н практическая значимость. К началу нашей работы в литературе не было данных о строении MADS-box генов злаков трибы пшеницевых. Позже были опубликованы последовательности трех кДНК пшеницы (Murai et а)„ 1998), семи кДНК ячменя (Schmitz el al., 2000) и двух кДНК плевела {Loiium temutentum L.) (Gocal et al., 2001). Клонированные нами последовательности генов многолетней и однолетней ржи (они зарегистрированы как Genbank accession numbers AF15709-AF157I2 и AF332885-AF332887) и четырех видов гексаплоидной пшеницы (ЛУ055П2-AY055115) составляют значительную часть базы данных MADS-box генов пшеницевых, а полученные нами сведения о строении интронов MADS-box генов ржи и пшеницы могут быть сопоставлены только с немногочисленными результатами исследований кукурузы и риса.
В нашей работе были впервые клонированы и охарактеризованы фрагменты MADS-box генов ржи, которые определяют два домена этих транскрипционных регуляторов, отвечающие за ДНК-белок и белок-белок взаимодействия. Впервые на примере двух видов ржи сопоставлены MADS-box гены культурного (хлебного) злака и его дикорастущего предка, которые
различаются строением соцветия (колоса). Впервые у злаков получены данные о строении нитронов 3 и 4 у MADS-box генов класса apetalai. Впервые показано, что геном злаков содержит последовательности MADS-box псев до генов, которые, по-видимому, связаны с ретротранспозонами и транспозонами.
Работа представляет не только научный, но и практический интерес, так как полученные фрагменты MADS-box генов могут стать маркерами или инструментом для создания маркеров некоторых хозяйственно ценных признаков злаков, в частности раннеспелости.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы четыре печатные работы и две приняты к печати.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, глав «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты исследований», «Обсуждение результатов исследований», выводов, списка литературы, включающего 11! библиографических ссылок, и 1 приложения. Работа изложена на 119 машинописных страницах, включая 2 таблицы и 32 рисунка.