Резуховидка Таля

Резуховидка Таля
Научная классификация
промежуточные ранги Домен:  Эукариоты Царство:  Растения Отдел:  Цветковые[1] Класс:  Двудольные[2] Порядок:  Капустоцветные Семейство:  Капустные Триба:  Camelineae Род:  Резуховидка Вид:  Резуховидка Таля
Международное научное название
Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (1842)
Синонимы
Arabis arcuata Dulac Arabis pubicalyx Miq. Arabis scabra Gilib., nom. inval. Arabis thaliana L.basionym Arabis zeyheriana Turcz. Cardamine pusilla Hochst. ex A.Rich. Conringia thaliana (L.) Rchb. Crucifera thaliana (L.) E.H.L.Krause Erysimum pubicalyx (Miq.) Kuntze Erysimum thalianum (L.) Kittel Hesperis thaliana (L.) Kuntze Nasturtium thaliana (L.) Andrz. ex DC. Phryne gesneri Bubani Pilosella thaliana (L.) Kostel. Sisymbrium bellidifolium Poir. Sisymbrium thalianum (L.) J.Gay Stenophragma thalianum (L.) Čelak.
Ареал
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе ITIS   23041 NCBI   3702 EOL   583954 GRIN   t:3769 IPNI   277970-1 TPL   kew-2645262

Резухови́дка Та́ля (лат. Arabidópsis thaliána) — растение семейства Капустные (Brassicaceae). Это небольшое цветковое растение, произрастающее в Европе, Азии и на северо-западе Африки. Ввиду относительно короткого годичного цикла развития, является удобным модельным организмом в биологических исследованиях, где известна под транслитерацией родового латинского названия — арабидо́псис. Геном арабидопсиса является наименьшим известным геномом цветкового растения и первым секвенированным геномом растения. Арабидопсис — популярный объект для исследования жизнедеятельности растений, в том числе развития цветка и фототропизма.

Арабидопсис может пройти полный цикл развития за шесть недель. Основной стебель, на котором растут цветки, заканчивает рост в течение трех недель. Цветки самоопыляются. В лабораторных условиях арабидопсис выращивают в чашках Петри, освещая ультрафиолетом, либо в теплицах^[3].

История исследования

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)^[4]. Однако лишь в 1943 году Фридрих Лайбах (описавший кариотип растения в 1907 году) предложил использовать арабидопсис в качестве модельного организма^[5]. 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

Арабидопсис широко используется в качестве модельного организма для изучения генетики и биологии развития растений^[6][7]. Считается, что арабидопсис играет для аграрных наук такую же роль, как лабораторная мышь и плодовая мушка для животноводства.

Малый размер генома (около 157 миллионов пар нуклеотидов) делает Arabidopsis thaliana удобным объектом для картирования генов и секвенирования^[8]. Геном арабидопсиса в 2000 году стал первым секвенированным геномом растения^[9].

Наиболее полная версия генома Arabidopsis thaliana поддерживается The Arabidopsis Information Resource (TAIR)^[10]. Много работ было проведено для определения функций около 27 000 генов и 35 000 белков, которые закодированы в геноме^[11].

Для доставки ДНК в растение используют Agrobacterium tumefaciens. Распространенный протокол, называемый «floral-dip», предполагает обмакивание цветков в раствор, содержащий Agrobacterium, ДНК и детергент^[12].

Модель формирования цветка

Основная статья: Развитие цветка

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^[13]. 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^[14].

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^[15]

Примечания

1. ↑ Используется также название Покрытосеменные.
2. ↑ Об условности указания класса двудольных в качестве вышестоящего таксона для описываемой в данной статье группы растений см. раздел «Системы APG» статьи «Двудольные».
3. ↑ D.W. Meinke, J.M. Cherry, C. Dean, S.D. Rounsley, M. Koornneef (1998). «Arabidopsis thaliana: A Model Plant for Genome Analysis». Science 282 (5389): 662–682. DOI:10.1126/science.282.5389.662.
4. ↑ 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.
5. ↑ E.M. Meyerowitz (2001). «Prehistory and History of Arabidopsis Research». Plant Physiology 125: 15–19. DOI:10.1038/346035a0. PMID 11154286.
6. ↑ 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.
7. ↑ 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.
8. ↑ 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.
9. ↑ 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.
10. ↑ TAIR - Genome Annotation:.
11. ↑ Integr8 - A.thaliana Genome Statistics:. Архивировано из первоисточника 8 июня 2012.
12. ↑ 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.
13. ↑ 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.
14. ↑ 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.
15. ↑ 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

• Губанов И. А. и др. 631. Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. — Резуховидка Таля // Иллюстрированный определитель растений Средней России. В 3 т. — М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог. иссл., 2003. — Т. 2. Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные). — С. 257. — ISBN 9-87317-128-9

Ссылки

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