Biomics

Экспансины – это белки, обеспечивающие рост растений за счет индукции расхождения микрофибрилл целлюлозы при росте клеток растяжением. Нами было получено и проанализировано 6 линий волосовидных корней (hairy roots) Nicotiana tabacum с конститутивной экспрессией гена экспансина табака NtEXPA5, которые характеризовались более высокими темпами роста и повышенной продуктивностью при нормальных условиях культивирования, по сравнению с контролем. Волосовидные корни табака сверхэкспрессирующие ген NtEXPA5 отличались повышенной устойчивостью к действию NaCl, маннитола, ацетата кадмия и CuSO4. Исходя из полученных данных испытанная нами генно-инженерная конструкция с геном NtEXPA5 может быть предложена для получения волосовидных корней с улучшенными параметрами роста и повышенной продуктивностью как при нормальных, так и при стрессовых условиях культивирования. Обсуждается перспективность использования волосовидных корней табака как модельного объекта для быстрого тестирования целевых генно-инженерных конструкций, предназначенных для создания трансгенных растений

экспансины, волосовидные корни, бородатые корни, засоление, дефицит влаги, тяжелые металлы, кадмий, медь, рост, стрессоустойчивость, Nicotiana tabacum, Agrobacterium rhizogenes

1. Горшкова Т.А. Растительная клеточная стенка, как динамичная система. М.: Наука, 2007. 429 с.

2. Гумерова Г.Р., Чемерис А.В., Никоноров Ю.М., Кулуев Б.Р. Морфологический и молекулярный анализ изолированных культур адвентивных корней табака, полученных методами биобаллистической бомбардировки и агробактериальной трансформации // Физиология растений. 2018. Т. 65. № 5. С. 376–387.

3. Дрейпер Д.С., Армитидж Ф., Дьюри Г., Джэкоб Л., Уолден Р., Кумар А., Джефферсон Р., Хэмил Д. Генная инженерия растений. М.: Мир, 1991. С. 408.

4. Кулуев Б.Р. Каулимовирусы и их полногеномные промоторы // Биомика. 2012. Т. 4. № 1. С. 1-19.

5. Кулуев Б.Р., Сафиуллина М.Г., Князев А.В., Чемерис А.В. Влияние эктопической экспрессии гена NtEXPA5 на размеры клеток и рост органов трансгенных растений табака // Онтогенез. 2013. Т. 44. №1. С. 34–41.

6. Кулуев Б.Р., Сафиуллина М.Г., Князев А.В., Чемерис А.В. Морфологический анализ трансгенных растений табака экспрессирующих ген PnEXPA3 тополя черного // Онтогенез. 2013a. Т. 44. №3. С. 166-173.

7. Кулуев Б.Р., Князев А.В., Никоноров Ю.М., Чемерис А.В. Роль генов NtEXPA1 и NtEXPA4 в регуляции клеточного растяжения при росте листьев табака // Генетика. 2014. Т. 50. №5. С. 560–569.

8. Кулуев Б.Р., Князев А.В., Постригань Б.Н., Чемерис А.В. Получение трансгенных растений табака, экспрессирующих фрагменты генов ARGOS и NtEXPA4 в антисмысловой ориентации // Генетика. 2014a. Т. 50. №1. С. 44–51.

9. Кулуев Б.Р., Сафиуллина М.Г. Регуляция роста клеток растяжением в растениях // Успехи современной биологии. 2015. Т. 135. № 2. С. 148-163.

10. Кулуев Б.Р., Вершинина З.Р., Князев А.В., Чемерис Д.А., Баймиев Ан.Х., Чумаков М.И., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. «Косматые» корни растений – важный инструментарий для исследователей и мощная фитохимбиофабрика для производственников // Биомика. 2015. Т. 7. №2. С. 70-120.

11. Кулуев Б.Р., Князев А.В., Михайлова Е.В., Чемерис А.В. Роль генов экспансинов PtrEXPA3 и PnEXPA3 в регуляции роста листьев тополя // Генетика. 2017. Т. 53. №6. С. 663–674.

12. Кулуев Б.Р., Круглова Н.Н., Зарипова А.А., Фархутдинов Р.Г. Основы биотехнологии растений: учебное пособие / Б.Р. Кулуев [и др.], по ред. Р.Г. Фархутдинова. Уфа: РИЦ БашГУ. 2017a. 244 с. ISBN 978-5-7477-4333-5.

13. Кулуев Б.Р., Бережнева З.А., Михайлова Е.В., Чемерис А.В. Рост трансгенных растений табака с измененной экспрессией генов экспансинов при действии стрессовых факторов // Физиология растений. 2018. Т. 65. №2. С. 121–132.

14. Михайлова Е.В., Кулуев Б.Р., Ясыбаева Г.Р., Чемерис А.В. Создание культур бородатых корней Withania somnifera и оценка параметров их роста при выращивании на твердых и жидких питательных средах // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. №2. С. 40–45.

15. Мусин Х.Г., Якупова А.Б., Михайлова Е.В., Кулуев Б.Р. Особенности роста культур генетически трансформированных (бородатых) корней табака и витании при изменении объема питательной среды // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. №2. С. 46–50.

16. Сербинов И.Л. Бактериальный рак плодовых деревьев, ягодных кустарников и других садовых, а также сельскохозяйственных растений // Плодоводство. 1912. №9. С. 787–795.

17. Cosgrove D.J. Plant expansins: diversity and interactions with plant cell walls // Current Opinion Plant Biology. 2015. V. 25. P. 162–172. doi:10.1016/j.pbi.2015.05.014 

18. Ding A., Marowa P., Kong Y. Genome-wide identification of the expansin gene family in tobacco (Nicotiana tabacum) // Molecular Genetics and Genomics. 2016. V. 291. P. 1891–1907. doi:10.1007/s00438-016-1226-8 

19. Knyazev A.V., Kuluev B.R., Mikhaylova E.V., Yasybaeva G.R., Chemeris A.V. Aseptic germination and Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of Taraxacum kok-saghyz Rodin // Plant Root. 2017. V. 11. P. 64–69. doi:10.3117/plantroot.11.64 

20. Knyazev A.V., Kuluev B.R., Vershinina Z.R., Yasybaeva G.R., Chemeris A.V. Agrobacterium rhizogenes Mediated Hairy Root Induction in Parasponia andersonii Planch // Asian Journal of Plant Sciences. 2017a. V. 16 (4). P. 227–234. doi:10.3923/ajps.2017.227.234 

21. Kuluev B.R., Avalbaev A.M., Mikhaylova E.V., Nikonorov Y.M., Berezhneva Z.A., Chemeris A.V. Expression profiles and hormonal regulation of tobacco expansin genes and their involvement in abiotic stress response // Journal of Plant Physiology. 2016. V. 206. P. 1-12. DOI:10.1016/j.jplph.2016.09.001 

22. Lin C., Choi H.S., Cho H.T. Root hair-specific EXPANSIN A7 is required for root hair elongation in Arabidopsis // Molecules and Cells. 2011. V. 31. P. 393–397. doi: 10.1007/s10059-011-0046-2 

23. Sabirzhanova I.B., Sabirzhanov B.E., Chemeris A.V., Veselov D.S., Kudoyarova G.R. Fast changes in expression of expansin gene and leaf extensibility in osmotically stressed maize plants // Plant Physiology and Biochemistry. 2005. V. 43. P. 419–422. 10.1016/j.plaphy.2005.01.021

24. Wise R.R., Naylor A.W. Chilling-enhanced photooxidation: evidence for the role of singlet oxygen and superoxide in the breakdown of pigments and endogenous antioxidants // Plant Physiology. 1987; 83(2): 278-282.

25. Wu Y., Cosgrove D.J. Adaptation of roots to low water potentials by changes in cell wall extensibility and cell wall proteins // Journal of Experimental Botany. 2000. V. 51. P. 1543–1553.

26. Xu Q., Xu X., Shi Y., Xu J., Huang B. Transgenic tobacco plants overexpressing a grass PpEXP1 gene exhibit enhanced tolerance to heat stress // PLOS One. 2014. V. 8. e100792. doi:10.1371/journal.pone.0100792 

27. Zhao M.R., Li F., Fang Y., Gao Q., Wang W. Expansin-regulated cell elongation is involved in the drought tolerance in wheat // Protoplasma. 2011. V. 248. P. 313–323. doi:10.1007/s00709-010-0172-2