Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1. Аллополиплоидизация- основной фактор эволюции высших растений 16
1.1.1. Распространенность полиплоидов среди покрытосеменных растений 19
1.1.2. Репродуктивные барьеры в ходе формирования аллополиплоидов 23
1.1.3. Самосовместимость как механизм воспроизводства аллополиплоидов на ранних стадиях 30
1.1.4. Искусственно-синтезированные аллополиплоиды 33
1.2. Структурно-функциональная организация генома высших растений 36
1.2.1. Молекулярная организация генома высших растений 37
1.2.2. Хромосомная организация генома высших растений 55
1.3. Генетические и эпигенетические изменения у аллополиплоидов 63
1.3.1. Хромосомные перестройки 65
1.3.2. Структурная дивергенция субгеномов 70
1.3.3. Генетические изменения, связанные с мобильными элементами 72
1.3.4. Эпигенетические изменения 77
1.3.5. Изменения экспрессии и структурно-функциональная дивергенция гомеологичных генов 85
1.4. Генетический контроль продолжительности вегетационного периода у диплоидных и
полиплоидных видов высших растений 90
1.4.1. Генетический контроль времени цветения у A. thaliana 91
1.4.2. Генетический контроль времени цветения у злаков 95
1.4.3. Гомеологичные гены VRN-1 у мягкой шеницы 101
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Растительный материал 107
2.2. Нуклеотидные последовательности, ДНК-зонды и праймеры 109
2.3. Выделение ДНК растений 113
2.4. Выделение ДНК плазмид и ВАС-клонов 113
2.5. Полимеразная цепная реакция 114
2.6. RAPD-анализ 115
2.7. Электрофорез ДНК в агарозном геле. Выделение ПЦР- продуктов из геля 115
2.8. Блот-гибридизация по Саузерну и gCAPS метод 116
з
2.9. Анализ метилирования рДНК 117
2.10. Клонирование ПЦР-фрагментов 118
2.10.1. Очистка ПЦР-фрагментов и лигирование 118
2.10.2. Получение электрокомпетентных клеток и трансформация клеток E.coli рекомбинантной ДНК
2.11. Анализ первичной структуры ДНК 119
2.12. Субклонирование и анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов ДНК ВАС-клона 120
2.13. Флуоресцентная гибридизация in situ 121
2.14. Выделение РНК растений и обратная транскрипция 123
2.15. Количественная ОТ-ПЦР и анализ продуктов реакции 123 2.16 Оценка времени колошения 124
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ 126
3.1. Последовательность gypsy- ретротранспозона в качестве маркера ди- и полиплоидных
геномов комплекса риса O.officinalis 126
3.1.1. Выделение и анализ структурной организации последовательности gypsy-ретротранспозона pOe 49 126
3.1.2. Анализ полиморфизма интегразного домена gypsy-ретроэлементов среди ди- и полиплоидных видов комплекса O. officinalis 131
3.2. Анализ геном- специфичного ретроэлемента в составе D- генома мягкой пшеницы 135
3.2.1. Субклонирование и анализ первичной структуры D- геном специфичного клона ВАС 112D20 137
3.2.2. Gypsy- подобный ретротранспозон Lila как специфический маркер D-субгенома 139
3.3. Анализ ранних геномных изменения в ходе аллополиплоидизации с использованием модели синтетических амфиплоидов Triticum x Аegilops 142
3.3.1. Геномные изменения на ранних стадиях образования амфиплоида Ae.longissima x T.urartu .142
3.3.2. Анализ генетических и эпигенетических изменений генов 45S рРНК у амфиплоида
Ae. sharonensis x Ae. umbellulata 148
3.3.3. Анализ изменений 5S рДНК у синтетических амфиплоидов 155
3.4. Cтруктурно-функциональная дивергенция гомеологичных генов VRN-1 в ходе формиро
вания геномов полиплоидных пшениц 163
3.4.1. Анализ первичной структуры и экспрессии различных VRN-B1 аллелей в составе изогенных линий мягкой пшеницы, отличающихся по времени колошения 164
3.4.2. Анализ аллельного разнообразия VRN-1 и Ppd-D1 генов в различных сортах мягкой пшеницы; ассоциация VRN-1 генотипа со сроком колошения 168
3.4.3. Анализ аллельного разнообразия VRN-1 генов в составе ранних форм полиплоидных пшениц и их диплоидных предков 172
Глава 4. Обсуждение .193
4.1. Роль мобильных элементов класса LTR- ретротранспозонов в эволюции полиплоидных геномов злаков 193
4.1.1 Изучение дивергенции распространенного ретроэлемента у ди- и полиплоидных представителей комплекса O. officinalis 194
4.1.2 Организация и эволюция геном- специфических LTR ретроэлементов в составе полиплоидных форм пшеницы 198
4.2 Ранние геномные изменения у искусственных амфиплоидов Triticum x Aegilops 206
4.2.1. Локальные геномные изменения в составе синтетического аллополиплоида Ae. longissima x T. urartu 206
4.2.2. Изменения генов 45S и 5S рРНК в составе синтетических амфиплоидов шеницы 210
4.3. VRN-1 гены пшеницы как модель эволюционных изменений гомеологичных генов в ходе аллополиплоидизации 221
4.3.1. Влияние структурных изменений регуляторных районов VRN-B1 гена на его экспрессию и время колошения 222
4.3.2. Разнообразие VRN-1 гаплотипов, определяющих яровой образ жизни у гексаплоидной пшеницы 227
4.3.3. Ассоциированные с геном VRN-1 предпосылки ярового образа жизни у тетраплоидных пшениц и их диплоидных предшественников 237
Заключение 251
Выводы .253
Список литературы
