Резуховидка Таля

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Резуховидка Таля
Резуховидка Таля
Научная классификация
Международное научное название

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., 1842

Синонимы
Ареал
изображение

  естественный ареал

  регионы натурализации

  не встречается

Wikispecies-logo.svg
Систематика
на Викивидах
Commons-logo.svg
Изображения
на Викискладе
ITIS   23041
NCBI   3702
EOL   583954
GRIN   t:3769
IPNI   277970-1
TPL   kew-2645262

Резухови́дка Та́ля (лат. Arabidópsis thaliána) — растение; вид рода Резуховидка (Arabidopsis) семейства Капустные (Brassicaceae). Это небольшое цветковое растение, его исходный ареал включает Европу, Азию и север Африки; сейчас резуховидка Таля распространилась по всем континентам, кроме Антарктиды. В связи с относительно коротким циклом развития является удобным модельным организмом в молекулярно-биологических, генетических и физиологических исследованиях, где известна под транслитерацией родового латинского названия — арабидо́псис. Геном арабидопсиса является одним из наименьших геномов цветковых растений (меньшие геномы только у растений рода Генлисея (Genlisea) семейства Пузырчатковые) и первым секвенированным геномом растения. Арабидопсис — популярный объект для исследования жизнедеятельности растений, в том числе развития цветка и фототропизма.

Резуховидка Таля может пройти полный цикл развития за шесть недель и относится к типичным эфемероидам. Цветоносный побег заканчивает рост в течение трёх недель. Цветки, как правило, самоопыляются. В лабораторных условиях арабидопсис выращивают в чашках Петри, освещая ультрафиолетом, либо в теплицах[2].

Вид назван в честь немецкого врача и ботаника Иоганна Таля[de] (1542—1583).

История исследования[править | править вики-текст]

Двойные мутанты цветков Arabidopsis, впервые описаны в 1873 году

Первое описание мутантной формы Arabidopsis было сделано в 1873 году Александром Брауном, который описал фенотип двойных цветков (мутантный ген подобен гену Agamous, клонированному в 1990 году)[3]. Однако лишь в 1943 году Фридрих Лайбах (описавший кариотип растения в 1907 году) предложил использовать арабидопсис в качестве модельного организма[4]. Его студентка Эрна Рейнхольц опубликовала результаты своих исследований в 1945 году, в которых описала первую коллекцию мутантов Arabidopsis, полученных при помощи рентгеновского облучения.

В 1950-х и 1960-х годах Джон Лангридж и Джордж Редей сделали большой вклад в становление арабидопсиса как удобного растения для лабораторных экспериментов. Начало сообщества исследования арабидопсиса «Arabidopsis Information Service» (AIS) идет от 1964. Первая International Arabidopsis Conference была проведена в 1965 году в Геттингене, Германия.

Использование в качестве модельного организма[править | править вики-текст]

Арабидопсис широко используется в качестве модельного организма для изучения генетики и биологии развития растений[5][6]. Считается, что арабидопсис играет для аграрных наук такую же роль, как лабораторная мышь и плодовая мушка для животноводства.

Широко используется для исследований в космосе. В частности, выращивалась на советской станции Салют-7[7]. НАСА планирует выращивать арабидопсис на Луне в 2015 году[8].

Малый размер генома (около 157 миллионов пар нуклеотидов) делает Arabidopsis thaliana удобным объектом для картирования генов и секвенирования[9]. Геном арабидопсиса в 2000 году стал первым секвенированным геномом растения[10].

Наиболее полная версия генома Arabidopsis thaliana поддерживается The Arabidopsis Information Resource (TAIR)[11]. Много работ было проведено для определения функций около 27 000 генов и 35 000 белков, которые закодированы в геноме[12].

Для доставки ДНК в растение используют Agrobacterium tumefaciens. Распространенный протокол, называемый «floral-dip», предполагает обмакивание цветков в раствор, содержащий Agrobacterium, ДНК и детергент[13].

Модель формирования цветка[править | править вики-текст]

Модель ABC развития цветка была разработана при изучении арабидопсиса

Арабидопсис активно используется для изучения развития цветка. Развивающийся цветок имеет четыре органа — чашелистики, лепестки, тычинки, плодолистики, которые образуют пестики. Органы цветка располагаются кругами: четыре чашелистика во внешнем круге, шесть лепестков, шесть тычинок и центральные плодолистики.

Наблюдения за гомеозисными мутациями привели к формулировке модели формирования цветка ABC[14]. В соответствии с данной моделью, гены, отвечающие за формирование цветка, классифицируют на три группы: гены класса А (чашелистики и лепестки), гены класса В (лепестки и тычинки), гены класса C (тычинки и плодолистики). Эти гены кодируют факторы транскрипции, которые вызывают специализацию тканей растения в течение развития.

8-дневный корень арабидопсиса. Коричневый цвет — эпидермис, красный — осевой цилиндр, синий — эндодерма, зелёный — перицикл. Из исследования экспрессии белков тонопласта (TIP-аквапоринов), авт. Gattolin et al., 2009[15].
Двойное оплодотворение у арабидопсиса: схема и микрофотографии. а: схема развития женского гаметофита. Гаплоидная функциональная мегаспора (FM) развивается из диплоидной мегаспоровой материнской клетки (MMC) в ходе двух мейотических делений (1). Три синцитиальных митотических деления (2) превращают FM в восьмиядерную клетку. В результате последующей миграции ядер, разбития на отдельные клетки, слияния ядер и дифференциации (3) возникает зародышевый мешок с восемью ядрами. Он содержит яйцеклетку (EC), две клетки-синергиды (SC) у пыльцевхода, три клетки-антиподы (AP) у противоположного полюса, и одну вакуолизированную гомо-диплоидную центральную клетку (CC) посередине. После этого антиподы разрушаются. Разрушение одной синергиды предшествует врастанию пыльцевой трубки (PT), и две клетки-спермии (SP) независимо друг от друга оплодотворяют яйцеклетку и центральную клетку, приводя к развитию соответственно диплоидного эмбриона (EM) и триплоидного эндосперма (EN). SUS — суспензор. VN — вегетативное ядро. На кадрах b-f тот же процесс представлен в виде фотографий (ii — внутренние оболочки, oi — внешние). Как синхронные, так и асинхронные свободные митотические деления ядер (кадр e, стрелки) приводят к появлению свободного ядерного эндосперма (FNE), показанного на кадре f. Врезка в кадре e — изображение развивающейся зиготы (ZY). Из исследования Johnston et al., 2007[16]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Об условности указания класса двудольных в качестве вышестоящего таксона для описываемой в данной статье группы растений см. раздел «Системы APG» статьи «Двудольные».
  2. Meinke D. W. et al. (1998). «Arabidopsis thaliana: A Model Plant for Genome Analysis». Science 282 (5389): 662–682. DOI:10.1126/science.282.5389.662.
  3. M.F. Yanofsky, H. Ma, J.L. Bowman, G.N. Drews, K.A. Feldmann & E.M. Meyerowitz (1990). «The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene agamous resembles transcription factors». Nature 346: 35–39. DOI:10.1038/346035a0. PMID 1973265.
  4. E.M. Meyerowitz (2001). «Prehistory and History of Arabidopsis Research». Plant Physiology 125: 15–19. DOI:10.1038/346035a0. PMID 11154286.
  5. Rensink WA, Buell CR (2004). «Arabidopsis to rice. Applying knowledge from a weed to enhance our understanding of a crop species». Plant Physiol. 135 (2): 622–9. DOI:10.1104/pp.104.040170. PMID 15208410.
  6. Coelho SM, Peters AF, Charrier B, et al (2007). «Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms». Gene 406 (1-2): 152–70. DOI:10.1016/j.gene.2007.07.025. PMID 17870254.
  7. Длительная экспедиция на «Салюте-7» // Наука и человечество, 1984 : Международный ежегодник. — М.: Знание, 1984. — С. 320—330.
  8. LPX First flight of Lunar plant growth experiment
  9. Bennett, M. D., Leitch, I. J., Price, H. J., & Johnston, J. S. (2003). «Comparisons with Caenorhabditis (100 Mb) and Drosophila (175 Mb) Using Flow Cytometry Show Genome Size in Arabidopsis to be 157 Mb and thus 25% Larger than the Arabidopsis Genome Initiative Estimate of 125 Mb». Annals of Botany 91: 547–557. DOI:10.1093/aob/mcg057. PMID 12646499.
  10. The Arabidopsis Genome Initiative (2000). «Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana». Nature 408: 796–815. DOI:10.1038/35048692. PMID 11130711.
  11. TAIR - Genome Annotation:.
  12. Integr8 - A.thaliana Genome Statistics:. Архивировано из первоисточника 8 июня 2012.
  13. Zhang X, Henriques R, Lin SS, Niu QW, Chua NH (2006). «Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method». Nat Protoc 1 (2): 641–6. DOI:10.1038/nprot.2006.97. PMID 17406292.
  14. Coen, Henrico S.; Elliot M. Meyerowitz (1991). «The war of the whorls: Genetic interactions controlling flower development». Nature 353: 31–37. DOI:10.1038/353031a0. PMID 1715520.
  15. Gattolin S, Sorieul M, Hunter PR, Khonsari RH, Frigerio L (2009). «In vivo imaging of the tonoplast intrinsic protein family in Arabidopsis roots». BMC Plant Biol. 9: 133. DOI:10.1186/1471-2229-9-133. PMID 19922653.
  16. Johnston AJ, Meier P, Gheyselinck J, Wuest SE, Federer M, Schlagenhauf E, Becker JD, Grossniklaus U (2007). «Genetic subtraction profiling identifies genes essential for Arabidopsis reproduction and reveals interaction between the female gametophyte and the maternal sporophyte». Genome Biol. 8 (10): R204. DOI:10.1186/gb-2007-8-10-r204. PMID 17915010.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  • Резуховидка Таля: информация о таксоне в проекте «Плантариум» (определителе растений и иллюстрированном атласе видов).  (Проверено 13 февраля 2012)