Biomics

Гены á-экспансинов растений представляют большой интерес для генной инженерии, так как могут быть использованы для улучшения ростовых параметров корней сельскохозяйственных растений. Ранее нами были получены трансгенные растения табака Nicotiana tabacum, экспрессирующие ген экспансина PnEXPA3 из тополя черного Populus nigra. В данной работе был изучен рост корней трансгенных растений в нормальных условиях и при действии стрессовых факторов, таких как гипотермия, засоление и тяжелые металлы. Конститутивная экспрессия гена PnEXPA3 способствовала улучшению роста корней трансгенных растений табака по сравнению с диким типом при нормальных условиях и при действии гипотермии (+10°С), при засолении (50 и 100 мМ NaCl) и при действии тяжелых металлов (200 и 400 мкМ ацетата кадмия). Совокупность полученных данных позволяет предполагать, что конститутивная экспрессия гена PnEXPA3 может быть использована для улучшения роста корней культурных растений, не только при нормальных условиях, но и при действии стрессовых факторов.

конститутивная экспрессия, трансгенные растения, Nicotiana tabacum, рост корней, тяжелые металлы, солевой стресс, гипотермия

1. Алексеева-Попова Н.В. Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. Л.: Ботанический институт им. Комарова, 1991. 214 с.
2. Бережнева З.А., Кашафутдинова А.Р., Кулуев Б.Р. Рост корней трансгенных растений Nicotiana tabacum L. с конститутивной экспрессией гена глутатионсинтетазы рапса BnGSH при действии стрессовых факторов // Вестник защиты растений. 2017. № 3(93). С. 55–59.
3. Кулуев Б.Р., Сафиуллина М.Г., Князев А.В., Чемерис А.В. Морфологический анализ трансгенных растений табака, экспрессирующих ген PnEXPA3 тополя черного // Онтогенез. 2013. Т. 44. № 3. С. 166–173.
4. Кулуев Б.Р., Сафиуллина М.Г. Регуляция роста клеток растяжением в растениях // Успехи современной биологии. 2015. Т. 135. №2. С. 148–163.
5. Кулуев Б.Р., Князев А.В., Михайлова Е.В., Чемерис А.В. Роль генов экспансинов PtrEXPA3 и PnEXPA3 в регуляции листьев тополя // Генетика. 2017. Т. 53. № 6. С. 663–674.
6. 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.
7. Шарова Е.И. Экспансины – белки, размягчающие клеточные стенки в процессе роста и морфогенеза растений // Физиология растений. 2007. Т. 54. № 6. С. 805–819.
8. Gray-Mitsumune M., Mellerovicz E.J., Abe H. Expansins abundant in secondary xylem belong to sub-group A of the α-expansin gene family // Plant Physiol. 2004. V. 135. P. 1552–1564.
9. Gray-Mitsumune M., Blomquist K., McQueen-Mason S., Teeri T., Sundberg B., Mellerowicz E. Ectopic expression of a wood-abundant expansin PttEXPA1 promotes cell expansion in primary and secondary tissues in aspen // Plant Biotechnol J. 2008. V. 6. P. 62–72.
10. Han Y., Li A., Li F. Characterization of a wheat (Triticum aestivum) expansin gene, TaEXPB23, involved in the abiotic stress response and phytohormone regulation // Plant Physiol. and Biochem. 2012. V. 54. P. 49–58. doi:10.1016/j.plaphy.2012.02.007
11. 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
12. Lu P., Kang M., Jiang X. RhEXPA4, a rose expansin gene, modulates leaf growth and confers drought and salt tolerance to Arabidopsis // Planta. 2013. V. 237. P. 1547–1559. doi 10.1007/s00425-013-1867-3
13. Marowa P., Ding A., Kong Y. Expansins: roles in plant growth and potential applications in crop improvement // Plant Cell Reports. 2016. V. 35. P. 949–965. doi 10.1007/ s00299-016-1948-4
14. McQueen-Mason S., Durachko D.M., Cosgrove D.J. Two endogenous proteins that induce cell wall extension in plants // Plant Cell. 1992. V. 4. P. 1425–1433. doi:10.2307/3869513
15. Sampedro J., Cosgrove D.J. The expansin superfamily // Genome Biol. 2005. V. 6. P. 242.1–242.11. doi:10.1186/ gb-2005-6-12-242
16. Wu Y., Sharp R.E., Durachko D.M., Cosgrove D.J. Growth maintenance of the maize primary root at low water potentials involves increases in cell-wall extension properties, expansin activity, and wall susceptibility to expansins // Plant Physiol. 1996. V. 111. P. 765–772.
17. Zhao M.R., Li F., Fang Y. 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
18. Zorb C., Muhling K.H., Kutschera U., Geilfus C.M. Salinity stiffens the epidermal cell walls of salt-stressed maize leaves: is the epidermis growth-restricting? // PLoS One. 2015. V. 10. e0118406. doi:10.1371/journal. pone.0118406