Введение
1.1. Особенности строения и развития корня растений 19
1.1.1. Строение апикальной меристемы корня 21
1.1.2. Эмбриональное развитие корня 23
1.1.3. Формирование боковых и придаточных корней 25
1.2. Экспериментальные данные о регуляции развития корневой системы растений 26
1.2.1. Механизмы функционирования меристемы корня 27
1.2.1.1. Механизмы поддержания пула стволовых клеток в корневой меристеме 28
1.2.1.2. Гормональная регуляция делений клеток в корневой меристеме 30
1.2.1.3. Генетическая регуляция закладки боковых корней 32
1.2.2. Молекулярные механизмы действия ауксина 35
1.2.2.1. Пространственное распределение ауксина в корне 36
1.2.2.2. Диффузия и активный транспорт ауксина в ткани 38
1.2.2.2.1. PIN белки оттока ауксина 40
1.2.2.2.2. AUX1 белок притока ауксина 43
1.2.2.2.3. PGP транспортеры 44
1.2.2.3. Регуляция биосинтеза и деградации ауксина 46
1.2.2.4. Клеточный ответ на ауксин 47
1.2.2.5. Регуляция ауксином собственного транспорта 49
1.2.2.6. Взаимодействие ауксина с другими гормонами 50
1.3. Представление данных о генетике развития растений в базах данных....51
1.3.1. Банки данных по геномике растений 52
1.3.2. Онтология развития растений 56
1.3.3. Базы данных по экспрессии генов растений 57
1.3.3.1. БД по полно-геномным исследованиям экспрессии генов растений 58
1.3.3.2. БД по экспрессии генов в коллекциях трансгенных линий с репортерными конструкциями 59
1.3.3.3. БД интегрирующие информацию из опубликованных статей ...60
1.3.4. БД по фенотипическим аномалиям растений 62
1.3.4.1. БД описывающие фенотипы линий из генетических коллекций.62
1.3.4.2. БД аннотирующие описание фенотипов мутантных и
трансгенных растений по данным из опубликованных статей 64
1.3.5. Заключение по обзору баз данных по растениям 65
1.4. Математическое моделирование развития растений 66
1.4.1. Модели внутриклеточных процессов 67
1.4.2. Модели морфогенеза 68
1.4.2.1. Модели распределения морфогенов 69
1.4.2.2. Моделирование роста и деления клеток 71
1.4.3. Математические модели распределения ауксина в корне 74
1.4.4. Заключение по обзору математических моделей 77
1.5. Заключение по обзору литературы и постановка задач исследования..79
ГЛАВА 2. База данных по генетическому развитию корней растений PGNS- root 81
2.1. Структура и программные составляющие PGNS-root 82
2.1.1. Особенности реализации программного обеспечения PGNS-root 85
2.2. Функциональные возможности PGNS-root 86
2.2.1. Аннотация экспрессии генов разных видов растений 87
2.2.2. Аннотация информации о генах, их аллелях и трансгенных конструкциях 88
2.2.3. Аннотация данных об изменении экспрессии генов или фенотипов растений после обработки активными веществами и факторами 89
2.2.4. Онтология развития корневых систем растений 89
2.3. Возможности анализа данных PGNS-root 91
2.3.1. Автоматические запросы о паттернах экспрессии генов 92
2.3.2. Автоматические запросы о фенотипических аномалиях корневой системы 94
2.4. Содержание базы данных PGNS-root 95
2.5. Заключение по базе данных PGNS-root 96
ГЛАВА 3. Компьютерный анализ данных PGNS-root 98
3.1. Распределение ауксина в корневой системе в норме 99
3.2. Изменения распределения ауксина при обработке активными веществами и факторами 102
3.3. Механизмы биосинтеза ауксина в корне 103
3.4. Механизмы транспорта ауксина 104
3.5. Действие ауксина на экспрессию его основных транспортеров 107
3.6. Морфогенетическая гипотеза самоорганизации распределения ауксина в АМК 108
ГЛАВА 4. Математическое моделирование распределения ауксина в корне
растений 110
4.1. Минимальная модель распределения ауксина в корне 110
4.1.1. Описание минимальной модели распределения ауксина в клеточном ансамбле 112
4.1.2. Оценка параметров и расчет минимальной модели распределения ауксина 115
4.2. Полная модель распределения ауксина в корне 116
4.2.1. Механизмы регуляция деления клеток в полной модели 117
4.2.1.1. Формирование распределения Y в полной модели 118
4.2.1.2. Описание клеточного цикла в модели 119
4.2.2. Устойчивость распределения ауксина к увеличению длины корня 121
4.2.3. Моделирование регуляции структуры меристемы корня ауксином 123
4.2.3.1. Гипотеза о механизме регуляции деления клеток в меристеме корня гормонами ауксином, цитокинином и этиленом 124
4.3. Моделирование распределения ауксина при различных внешних условиях 126
4.3.1. Появление дополнительных максимумов концентраций ауксина в ответ на повышение потока ауксина из побега 128
4.3.2. Действие ингибиторов активного транспорта ауксина на градиент ауксина в корне 131
4.3.3. Регенерация центра покоя после отсечения кончика корня 131
4.3.4. Обработка корня экзогенным ауксином 133
4.3.5. Транспорт ауксина в разных видах растений 135
4.4. Заключение по моделям транспорта ауксина 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
ВЫВОДЫ 147
Список литературы 149
Приложение 1. Формат и примеры описания данных в базе данных PGNS-root
Приложение 2. Полная модель распределения ауксина в терминах динамической грамматики
