Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1 Генетические механизмы инициации цветения у A. thaliana 16
1.1.1 Фотопериодический путь регуляции инициации цветения 17
1.1.2 Регуляция холодом (яровизация) 21
1.1.3 Регуляция температурой окружающей среды 22
1.1.4 Общий автономный путь 23
1.1.5 Стадия развития растения 23
1.1.6 Углеводный статус 23
1.1.7 Гормональная регуляция времени цветения 23
1.1.8 Заключение по главе 1.1 24
1.2 Механизмы формирования времени колошения Triticum aestivum 25
1.2.1 Гены VRN определяют чувствительность к яровизации 26
1.2.2 Гены PPD-1 определяют чувствительность к фотопериоду (длине дня) 30
1.2.3 Рецепторы света – фитохромы 39
1.2.4 Гены циркадных ритмов пшеницы 40
1.2.5 Другие генетические локусы, ассоциированные со временем колошения пшеницы 44
1.2.6 Фитогормоны 45
1.2.7 микроРНК 45
1.2.8 TaFT1 – интегратор путей времени цветения 46
1.2.9 Заключение по главе 1.2 47
1.3 Гены B-генома мягкой пшеницы, ассоциированные с временем колошения 51
Глава 2. Материалы и методы 53
2.1 Растительный материал и анализ фенотипа 53
2.1.1. Почти изогенные линии Triticum aestivum L 53
2.1.2. Рекомбинантные инбредные хромосомные линии (RICL), полученные от скрещивания мягкой пшеницы сорта Chinese Spring (CS) и линии сорта Chinese Spring с замещенной хромосомой 5B на хромосому 5B T. dicoccoides (CS-5Bdic) 54
2.1.3. Анеуплоидные линии сорта Chinese Spring 55
2.2 Методы 55
2.2.1 Выделение ДНК из растений почти изогенных линий и их родительских сортов Sonora и ФЧЛ2 55
2.2.2 SSR-генотипирование 56
2.2.3 Изучение аллельного состава генов VRN-1 и PPD-1 с использованием опубликованных аллель-специфичных праймеров 57
2.2.4 Наработка ПЦР-продуктов генов PPD-1 и последующее лигирование в вектор 58
2.2.5 Приготовление компетентных клеток и трансформация 59
2.2.6 Отбор колоний, содержащих целевые вставки, и выделение плазмидной ДНК 60
2.2.7 Секвенирование целевых последовательностей 60
2.2.8 Количественная ПЦР в реальном времени для определения копийности гена PPD-B1 60
2.2.9 Анализ межкопийной области гена PPD-B1 61
2.2.10 Биоинформатический анализ промоторов генов 61
2.2.11 Анализ количественной экспрессиии генов фотопериода в течение суток 52
2.2.12 Статистический анализ 63
2.2.13 Выделение ДНК растений популяции RICL от скрещивания CS CS-5Bdic 63
2.2.14 SNP-генотипирование 64
2.2.15 Скрининг популяции RICL с праймерами, специфичными к гену VRN-B1 65
2.2.16 Разработка генетической карты 65
2.2.17 QTL-анализ (выявление локусов количественных признаков) времени колошения 66
2.2.18 Выявление генов – кандидатов, определяющих различия по времени колошения 66
Глава 3. Результаты 67
3.1 Оценка аллельного состояния известных генов, ассоциированных с временем колошения, у NILs и их родительских линий 67
3.1.1 Аллели генов VRN-1 у анализируемых изогенных линий 67
3.1.2 Анализ аллельного состава генов PPD-1 68
3.2 SSR генотипирование для определения локуса, ассоциированного со временем колошения у NILs 69
3.3 Характеристика локуса, локализованного на коротком плече хромосомы 2B и ассоциированного со временем колошения почти изогенных линий 72
3.3.1 Анализ последовательностей нечувствительного к фотопериоду аллеля Ppd-B1a 73
3.3.2 Измерение копийности гена PPD-B1 и анализ межкопийного района 74
3.3.3 Биоинформатический анализ промоторов генов PPD-1 76
3.3.4 Сайты связывания, специфичные для гена PPD-B1 80
3.4 Анализ времени колошения линий популяции RICL от скрещивания CS и CS-5Bdic 81
3.5 Аллели известных генов, которые могут быть связаны с различием по времени колошения CS и CS-5Bdic 83
3.6 SNP-генотипирование для определения локуса, ассоциированного со временем колошения у популяции RICL 83
3.6.1 Генетическая карта хромосомы 5B 83
3.6.2 QTL-анализ 86
3.7 Идентификация генов - вероятных детерминант времени колошения, локализованных в прицентромерной области хромосомы 5B 88
3.8 Анализ паттернов суточной экспрессии генов цветения пшеницы 91
3.8.1 Паттерны экспрессии Ppd-B1a и PHYC коррелируют у нечувствительных к фотопериоду линий 91
3.8.2 Корреляции экспрессии TaFT1 92
3.8.3 Особенности паттернов экспрессии генов цветения у линий с нечувствительным к фотопериоду аллелем Ppd-B1a 92
Глава 4. Обсуждение 94
4.1 Локус на хромосоме 2B, ускоряющий время колошения на коротком дне, несет аллель Ppd-B1a 94
4.1.1 Транскрипционные факторы, общие для всех PPD-1 генов 96
4.1.2 Специфичные для гена PPD-B1 транскрипционные факторы и их вероятное участие в регуляции экспрессии данного гена 97
4.2 Локус в прицентромерной области хромосомы 5B, влияющий на время колошения, и гены-кандидаты для данной области 99
4.2.1 WRKY может контролировать инициацию цветения 101
4.2.2 ERF/AP2 вовлечен в формирование структур цветка 102
4.2.3 FHY3/FAR1 участвует в передаче сигнала от фитохромов 103
4.2.4 ELF4, ген циркадных ритмов растений 103
4.3 Новые данные о взаимодействии генов времени колошения по результатам оценки их паттернов суточной экспрессии 104
4.4 Вклад локуса, расположенного в прицентромерной области хромосомы 5B, во взаимодействие PHYC и PPD-B1 106
Заключение 108
Выводы 110
Список литературы 111
Приложения 143
