ИСТИНА

Проект направлен на изучение генов, осуществляющих важную функцию инициации и поддержания клеточной памяти у растений, информация о которых сегодня крайне ограничена. Наши усилия будут направлены на поиск в геноме модельного растения Arabidopsis thaliana (арабидопсис) двух новых генов TAE1 и TAE2, которые по данным проведенных нами ранее исследований играют важную роль в стабильном поддержании направления детерминации клеток при развитии листа. Изучение их структуры, молекулярной функции и роли в поддержании клеточной памяти при развитии органов цветоноса (апикальной меристемы, стеблевых листьев, цветка) и при поддержании стабильности онтогенетических переходов является основной задачей нашего исследования. Важным направление исследований будет выявление генов, на которые направлено действие TAE1 и TAE2, а также изучение характера взаимодействия с некоторыми из этих генов и генов, участвующих в эпигенетических модификациях. Проект предполагает использование генетических и молекулярно-генетических подходов, включая позиционное клонирование генов и транскриптомный анализ, анализ экспрессии с использованием репортерных генов, анализ генных взаимодействий, а также детальный морфо-анатомический анализ. Полученные в ходе выполнения настоящего проекта данные внесут существенный вклад в расшифровку молекулярно-генетических и гистогенетических механизмов развития растений, будут способствовать пониманию генетических механизмов, которые инициируют эпигенетические модификации, стабильно поддерживающие установленное в ходе развития направление детерминации клеток. Запланированные исследования позволят также существенно расширить представления о функции ранее идентифицированных генов клеточной памяти AS1 и AS2, с которыми взаимодействуют гены ТАЕ.

The project is aimed at studying genes that carry out an important function of initiating and maintaining cellular memory in plants, information about which is extremely limited today. Our efforts will be directed to the search in the genome of the model plant Arabidopsis thaliana of two new genes TAE1 and TAE2, which, according to previous studies, play an important role in the stable maintenance of the direction of cell determination during leaf development. The study of their structure, molecular function and role in the maintenance of cellular memory in the development of the inflorescence organs (apical meristem, cauline leaves, flowers) and maintaining the stability of ontogenetic transitions is the main objective of our study. An important area of research will be the identification of genes targeted by TAE1 and TAE2, as well as the character of the interaction with some of these genes and genes involved in epigenetic modifications. The project involves the use of genetic and molecular genetic approaches, including positional gene cloning and transcriptome analysis, expression analysis using reporter genes, gene interaction analysis, and detailed morpho-anatomical analysis. The data obtained during this project will make a significant contribution to deciphering the molecular-genetic and histogenetic mechanisms of plant development, will help to understand the genetic mechanisms that initiate epigenetic modifications that stably supporting the cell fate established during the development. The planned studies will also significantly expand the concept of the function of the previously identified cellular memory genes AS1 and AS2, with which the TAE genes interact.

1. Изучение особенностей фенотипического проявления мутаций tae1 и tae2 на разном генетическом фоне и генетический анализ мутантов с вариациями проявления основных признаков tae дадут информацию о возможном присутствии дополнительных генов-модификаторов, взаимодействующих с генами ТАЕ1 и ТАЕ2 и объяснят причину различий в характере наследования на разном генетическом фоне. Выявление таких дополнительных регуляторов клеточной памяти внесет вклад в понимание уровня сложности генетического контроля этого важнейшего процесса. 2. Будет проведен анализ особенностей развития стеблевых листьев мутанта tae, sa и тройного мутанта tae1 tae2 sa, который получен нами при выполнении проекта РФФИ 16-04-00437_а, и использован для детального изучения развития листьев розетки. Эти исследования позволят не только уточнить особенности взаимодействия генов ТАЕ и AS2 (sa – аллель AS2), но и проверить существующую в литературе гипотезу об универсальности механизма развития органов с четкой дорзовентральностью (Waites and A. Hudson, 1995). В соответствии с этой гипотезой, клетки на границе дорзальной и вентральных сторон выступают в роли организующего центра для развития края органов (будь то крыло мухи, или лист растения). Запланированный анализ позволит проверить универсальность этой закономерности, поскольку стеблевые листья имеют более простую морфологию, чем ранее исследованные нами розеточные листья, но так же формируют вторичные края. По результатам этого изучения будет подготовлена статья в международный журнал. 3. Будут получены данные о возможных изменениях гормонального ответа у мутанта tae путем анализа влияния экзогенных гормонов на пролиферативные и регенерационные способности клеток в культуре in vitro. Исследования будут проводиться на растениях мутанта и дикого типа, в том числе - содержащих в геноме репортерный ген GUS под промоторами гена циклина (CycB1;1:GUS) и гена KN1 (KN1:GUS), поддерживающего недетерминированность (плюрипотентность) и пролиферацию клеток.