Роль LFY в инициации цветения у растений Arabidopsis thaliana в условиях измененного светового режима

Марина Витальевна Зарецкая, Ольга Михайловна Федоренко, Marina Zaretskaya, Olga Fedorenko

Аннотация


Среди факторов окружающей среды фотопериод является решающим для растений в определении времени начала цветения – одного из основных адаптивно значимых признаков. В лабораторных условиях изучали влияние измененного светового режима на динамику транскрипционной активности гена LEAFY (LFY), играющего ведущую роль в инициации цветения растений. Экспрессия LFY оценивалась у Arabidopsis thaliana северной природной популяции (Карелия). Тестировали растения различного возраста (от 5 до 35 дней) в двух группах: одна группа выращивалась в условиях естественного светового фотопериода длинного дня (16L : 8D), а другая – при искусственном световом режиме, когда свет предоставлялся в необычное (ночное) время суток (8D : 16L). Динамика экспрессии LFY оказалась сходной в двух группах: уровень транскрипционной активности гена уве- личивался с возрастом растений. Однако при искусственных световых условиях транскрипционная активность LFY была выше почти во всех возрастных группах. Тестирование растений по времени начала цветения в условиях измененного светового режима в сравнении с естественными условиями показало, что подобное изменение светового режима приводит к увеличению доли раннецветущих растений. Таким образом, сделан вывод об усилении экспрессии гена LFY в условиях предоставления света в необычное, ночное время суток. Установлено, что такие световые условия при сохранении фотопериода длинного дня влияют на ускорение начала цветения растений. Предполагается, что усиление экспрессии LFY и ускорение зацветания может быть свидетельством адаптивного ответа на изменение световых условий.


Ключевые слова


Arabidopsis thaliana; северная популяция; естественные и искусственные световые условия; транскрипционная активность LFY; время начала цветения

Полный текст:

PDF

Литература


Зарецкая М. В., Федоренко О. М. Транскрипционная активность CCA1 у растений Arabidopsis thaliana северной популяции в условиях измененного светового режима // Генетика. 2024. Т. 60, № 12. С. 36–42. doi: 10.31857/S0016675824120046

Иванов В. И., Касьяненко А. Г., Санина А. В., Тимофеева-Ресовская Е. А. Краткая характеристика A. thaliana и некоторые сведения о его культивировании, технике скрещиваний и учете изменчивости // Генетика. 1966. Т. 8. С. 115–120.

Крылова Е. А. Роль ортологов гена TFL1 в определении архитектоники растений // Генетика. Т. 56, № 11. С. 1262–1278. doi: 10.31857/S0016675820110053

Попов В. Н., Дерябин А. Н. Влияние продолжительности фотопериода на эффективность низкотемпературного закаливания Arabidopsis thaliana Heynh. (L.) // Физиология растений. 2023. T. 70, № 3. С. 311–318. doi: 10.31857/S0015330322600619

Benlloch R., Berbel A., Serrano-Mislata A., Madueño F. Floral initiation and inflorescence architecture: a comparative view // Ann. Bot. 2007. Vol. 100, no. 3. P. 659–676. doi: 10.1093/aob/mcm146

Blázquez M. A., Soowal L. N., Lee I., Weigel D. LEAFY expression and flower initiation in Arabidopsis // Development. 1997. Vol. 124, no. 19. P. 3835–3844. doi: 10.1242/dev.124.19.3835

Blazquez M. A., Weigel D. Integration of floral inductive signals in Arabidopsis // Nature. 2000. Vol. 404, no. 6780. P. 889–892. doi: 10.1038/35009125 Fujiwara S., Oda A., Yoshida R., Yoshida R., Niinuma K., Miyata K., Tomozoe Y., Tajima T., Nakagawa M., Hayashi K., Coupland G., Mizoguchi T. Circadian clock proteins LHY and CCA1 regulate SVP protein accumulation to control flowering in Arabidopsis // Plant Cell. 2008. Vol. 20, no. 11. P. 2960–2971. doi: 10.1105/tpc.108.061531

Klepikova A. V., Logacheva M. D., Dmitriev S. E., Penin A. A. RNA-seq analysis of an apical meristem time series reveals a critical point in Arabidopsis thaliana flower initiation // BMC Genomics. 2015. Vol. 16. P. 466. doi: 10.1186/s12864-015-1688-9

Livak K. J., Schmittgen T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2–Ct method // Methods. 2001. Vol. 25. P. 402–408. doi: 10.1006/meth.2001.1262

Michaels S. D., Amasino R. M. FLOWERING LOCUS C encodes a novel MADS domain protein that acts as a repressor of flowering // The Plant Cell. 1999. Vol. 11. P. 949–956. doi: 10.1105/tpc.11.5.949

Millar J., Carrington J. T., Tee W., Hodge S. K. Changing planetary rotation rescues the biological clock mutant lhy cca1 of Arabidopsis thaliana // bioRxiv. 2015. doi: 10.1101/034629

de Montaigu A., Toth R., Coupland G. Plant development goes like clockwork // Trends Genet. 2010. Vol. 26, no. 7. P. 296–306. doi: 10.1016/j.tig.2010.04.003

Nitschke S., Cortleven A., Iven T., Feussner I., Nitschke S, Havaux M., Riefler M., Schmülling T. Circadian stress regimes affect the circadian clock and cause jasmonic acid-dependent cell death in cytokinindeficient Arabidopsis plants // Plant Cell. 2016. Vol. 28, no. 7. P. 1616–1639. doi: 10.1105/tpc.16.00016

Périlleux C., Bouché F., Randoux M., Orman-Ligeza B. Turning meristems into fortresses // Trends Plant Sci. 2019. Vol. 24, no. 5. P. 431–442. doi: 10.1016/ j.tplants.2019.02.004

Rees H., Joynson R., Brown J. K. M., Hall A. Naturally occurring circadian rhythm variation associated with clock gene loci in Swedish Arabidopsis accessions // Plant Cell Environ. 2021. Vol. 44. P. 807–820. doi: 10.1111/pce.13941

Schultz E. A., Haughn G. W. LEAFY, a homeotic gene that regulates nflorescence development in Arabidopsis // Plant Cell. 1991. Vol. 3, no. 8. P. 771–781. doi: 10.1105/tpc.3.8.771

Suárez-López P., Wheatley K., Robson F., Onouchi H., Valverde F., Coupland G. CONSTANS mediates between the circadian clock and the control of flowering in Arabidopsis // Nature. 2001. Vol. 410, no. 6832. P. 1116–1120. doi: 10.1038/35074138

Sugiyama H., Natsui Y., Hara M., Miyato K., Nefissi R., Mizoguchi T. Late flowering phenotype under ultrashort photoperiod (USP) in Arabidopsis thaliana // Plant Biotechnol. 2014. Vol. 31, no. 1. P. 29–34. doi: 10.5511/ plantbiotechnology.13.1104a

Waheed S., Zeng L. The critical role of miRNAs in regulation of flowering time and flower development // Genes. 2020. Vol. 11, no. 3. P. 319. doi: 10.3390/genes11030319

Weigel D., Alvarez J., David R., Smyth D. R., Yanofsky M. F., Meyerowitz E. M. LEAFY controls floral meristem identity in Arabidopsis // Cell. 1992. Vol. 69.

P. 643–659.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eco2121

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019