Введение
Глава 1. Обзор литературы 15
1.1. Регуляция экспрессии генов у эукариотических организмов 15
1.1.1. Регуляция экспрессии генов на уровне ДНК 16
1.1.1.1. Цис-регуляторные элементы 16
1.1.1.2. Метилирование ДНК 18
1.1.2. Факторы транскрипции 21
1.1.3. Репрессия транскрипции генов с участием микроРНК 22
1.1.4. Хроматин и его роль в регуляции экспрессии генов 23
1.2. Дуплицированные копии генов растений: эволюционная судьба и регуляция экспрессии 25
1.2.1. Судьба дуплицированных генов 26
1.2.2. Механизм появления копий генов 27
1.2.2.1. Сегментная дупликация 27
1.2.2.2. Полногеномная дупликация: полиплоидизация 29
1.2.3. Полиплоидия растительных организмов 30
1.2.3.1. Эволюция трибы Triticeae 31
1.3. Флавоноиды. Система генов биосинтеза флавоноидов у ячменя и пшеницы 33
1.3.1. Общая характеристика флавоноидных соединений 33
1.3.1.1. Биосинтез флавоноидных соединений 38
1.3.1.2. Генетическая регуляция биосинтеза флавоноидных пигментов 39
1.3.2. Флавоноидная пигментация у ячменя и пшеницы 42
1.3.2.1. Красно-коричневая окраска семенной оболочки 44
1.3.2.2. Голубая окраска алейронового слоя 45
1.3.2.3. Фиолетовая окраска перикарпа 46
1.3.2.4. Окраска вегетативных органов 47
Глава 2. Материалы и методы 49
2.1. Идентификация и анализ генов R2R3-Myb, bHLH Myc и WD40 49
2.2. Растительный материал 50
2.3. Выделение антоцианов и измерение их относительного содержания 51
2.4. Выделение ДНК 51
2.5. Выделение ДНК для бисульфитного секвенирования. Обработка бисульфитом натрия 52
2.6. Выделение РНК, синтез комплементарной ДНК (кДНК) 52
2.7. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и дизайн праймеров 53
2.8. Количественная ОТ-ПЦР (ПЦР с обратной транскрипцией) 53
2.9. Гидролиз продуктов ПЦР с помощью эндонуклеаз рестрикции 53
2.10. Электрофорез в агарозном геле 54
2.11. Выделение ДНК из агарозного геля и секвенирование 55
2.12. Бисульфитное секвенирование 55
2.13. Молекулярно-генетическое картирование генов 56
Глава 3. Результаты 57
3.1. Идентификация и исследование структурной организации генов типа R2R3-Myb, bHLH Myc и WD40, потенциально регулирующих синтез флавоноидов в трибе Triticeae 57
3.1.1. Поиск и филогенетический анализ гомологичных последовательностей регуляторных генов биосинтеза флавоноидов типа R2R3-Myb, bHLH Myc и WD40 57
3.1.1.1. Соотношение Ka / Ks гомологичных последовательностей 63
3.1.2. Структурная организация идентифицированных генов 64
3.1.2.1. Анализ промоторных областей 66
3.2. Анализ транскрипцонной активности регуляторных генов R2R3 Myb, bHLH Myc-типа и WD40 ячменя и пшеницы 67
3.2.1. Экспрессия генов R2R3-Myb, bHLH Myc-типа и WD40 ячменя 67
3.2.2. Экспрессия генов R2R3-Myb, bHLH Myc-типа и WD40 пшеницы 69
3.2.2.1. Анализ активности генов в колеоптиле пшениц 69
3.2.2.2. Анализ экспрессии генов в перикарпе пшениц 73
3.2.2.3. Анализ экспрессии генов в динамике развития пшеницы 75
3.2.2.4. Анализ экспрессии генов в ответ на стресс 77
3.3. Молекулярное картирование генов HvMyc2 и HvMpc1-H2 ячменя 80
3.4. Характеристика паттернов метилирования цис-регуляторных районов дуплицированных генов, вовлечённых в синтез флавоноидных соединений пшеницы 82
Глава 4. Обсуждение 86
4.1. Эволюция генов MBW-комплекса трибы Triticeae 86
4.1.1. Гены R2R3-Myb и bHLH-Myc 86
4.1.2. Гены типа WD40 88
4.2. Компоненты MBW-комплекса пшеницы как генетические факторы регуляции экспрессии генов биосинтеза флавоноидов 88
4.2.1. R2R3-Myb 89
4.2.2. bHLH My 90
4.2.3. WD40 91
4.3. Тканеспецифическая экспрессия компонентов MBW-комплекса ячменя 92
4.4. Гены Blx – факторы регуляции биосинтеза флавоноидов в алейроновом слое ячменя 93
4.5. Роль паттернов метилирования ДНК цис-регуляторных районов дуплицированных генов, вовлечённых в синтез фенольных соединений 95
Заключение 96
Выводы 98
Список литературы 100
Приложения 123
