Гормональная регуляция деэтиоляции однодольных растений на примере ячменя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.05, кандидат биологических наук Кравцов, Александр Константинович

• Кравцов, Александр Константинович
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Кравцов, Александр Константинович

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Деэтиоляция растений

1.1.1 Понятие о деэтиоляции растений

1.1.2 Регуляция процесса деэтиоляции высших растений светом

1.1.3 Гормональная регуляция деэтиоляции высших растений

1.2 Биогенез пластид

1.2.1 Деление пластид

1.2.2 Влияние цитокинина и АБК на биогенез хлоропластов

1.2.3 Роль ядерного и пластидного геномов в регуляции биогенеза хлоропластов

1.3 Основные этапы биосинтеза хлорофилла и гемма.

Гены хлоропластных белков ядерной локализации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гормональная регуляция деэтиоляции однодольных растений на примере ячменя»

Деэтиоляция - процесс перехода растения с роста в темноте, к росту на свету, характеризующийся рядом физиологических, биохимических и морфологических изменений, которые проросток претерпевает в ответ на свет и которые приводят к накоплению хлорофилла и началу фотосинтеза. Наиболее заметным изменением в ходе деэтиоляции проростков является их позеленение вследствие накопления хлорофилла (Fox and'Hillman, 1968; Chory et. al., 1994; Nemhauser and Chorry, 2002; Waters and Langdale, 2009; Symons et al., 2008).

Проведенные к настоящему времени исследования по изучению механизмов гормональной, регуляции деэтиоляции выполнены, главным образом, на двудольных растениях, таких как: арабидопсис, табак, люпин, тыква, горох, и др. (Kulaeva, 1973; Кравяж и др., 1977; Parthier, 1979; Lerbs et al., 1984; Evans, 1985; Potts et al., 1985; Kieber et al., 1993; Kusnetsov et al., 1994; Novakova et al., 2005). В этих работах показано, что цитокинины активируют формирование ультраструктуры этиопластов и хлоропластов, повышают активность хлоропластных ферментов, увеличивают накопление фотосинтетических пигментов и скорость фотосинтеза. Эффект цитокининов и абсцизовой кислоты (АБК) на развитие хлоропластов может быть связан с их влиянием на экспрессию ядерных (Ohya and Suzuki, 1991; Kusnetsov et al., 1994; Kiba et al., 2005), и пластидных генов, кодирующих хлоропластные белки (Lerbs et al., 1984; Kusnetsov et al., 1994; Brenner et al., 2005). Однако в этих работах изучалось влияние фитогормонов на содержание транскриптов пластидных и ядерных генов, и не было показано участие фитогормонов в регуляции процесса транскрипции. Только в 2008 году впервые была доказана регуляция цитокинином транскрипции индивидуальных хлоропластных генов на закончивших рост (зелёных) листьях ячменя (Zubo et al., 2008). До настоящего времени участие цитокинина и АБК в регуляции процесса деэтиоляции однодольных растений было не установлено. Тем более, никем не показана регуляция цитокинином и АБК процесса транскрипции пластидных генов в* ходе позеленения при переносе на свет листьев, отделенных от этиолированных однодольных растений.

В .связи с этим В' диссертации, рассматривается, главным образом, роль фитогормонов - антагонистов (цитокинина и АБК) во время ключевого этапа процесса деэтиоляции - формирования фотосинтетического аппарата в листьях однодольных растений после их отделения от этиолированных проростков* и перенесения на свет. Изучается регуляция накопления г хлорофилла, развития структуры' пластид, экспрессия генов хлоропластных белков ядерного и пластидного кодирования. Особое внимание обращено на процесс регуляции транскрипции в связи с тем, что именно транскрипция является первым этапом экспрессии генов и от нее может зависеть не только количество индивидуальных мРНК, но и накопление белка, что прямо влияет на превращение этиопластов в хлоропласты и на переход этиолированных растений к автотрофному питанию.

Цель диссертационной работы

Цель диссертационной работы заключалась в изучении гормональной регуляции деэтиоляции однодольных растений на примере ячменя.

Задачи:

1. Изучить влияние фитогормонов (цитокинина и абсцизовой кислоты) на накопление хлорофилла и формирование хлоропластов в зеленеющих листьях этиолированных проростков ячменя разного возраста, а так же определить период развития растений наиболее чувствительный к действиям фитогормонов.

2. Для изучения гормональной регуляции экспрессии генов в процессе деэтиоляции однодольных растений выбрать гены, входящие во все известные опероны пластидной ДНК ячменя, кодирующие различные белки и РНК хлоропластов, а также гены ядерного кодирования хлоропластных белков и ферментов, участвующих в процессе биосинтеза хлорофилла. 6

3. Исследовать влияние света и фитогормонов, на экспрессию ядерных и пластидных генов в процессе деэтиоляции ячменя-разного возраста.

4. Выявить закономерности гормональной регуляции транскрипции генов, отвечающих за формирование хлоропластов и накопление хлорофилла в' ходе деэтиоляции. однодольных растений.

Научная новизна ^практическая ценность работы Впервые изучена гормональная регуляция, процесса деэтиоляции однодольных растений на примере ячменя (Hordeum vulgare'L.). Установлено, что скорость накопление хлорофилла на свету листьями, отделенными от этиолированных растений, зависит от продолжительности их роста в темноте и интенсивности транскрипции генов пластома.

Впервые показано, что цитокинин и АБК в ходе деэтиоляции участвуют в регуляции экспрессии генов хлоропластных белков как пластидного, так и ядерного кодирования не только на уровне накопления транскриптов, но и на уровне интенсивности транскрипции. Оба гормона вызывают дифференциальную регуляцию экспрессии пластидных и ядерных генов в процессе деэтиоляции листьев 3 и 6-дневных проростков ячменя. Полученные в диссертационной работе результаты показывают, что процесс деэтиоляции злаков находится под контролем, как света, так и фитогормонов-антагонистов (цитокинина и АБК), которые оказывают сложное регуляторное влияние на экспрессию пластидных и ядерных генов хлоропластных белков и РНК, на процесс формирования ультраструктуры хлоропластов,' накопление хлорофилла, что, в конечном результате, в зависимости от баланса фитогормонов и условий освещения, приводит к превращению этиопластов в хлоропласты, к формированию фотосинтетического аппарата и началу автотрофного питания.

Результаты изучения гормональной регуляции деэтиоляции однодольных растений на примере одной из важнейших с.-х. культуры России - ячменя имеют практическую ценность для селекционно-генетических учреждений 7 нашей страны, так как могут быть использованы для разработки теоретических основ прогнозирования продуктивности зерновых культур, создания особо ценных сортов и гибридов. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы в курсах лекций для студентов биологических и агрономических специальностей ВУЗов.

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Кравцов, Александр Константинович

выводы

1. Накопление хлорофилла на свету листьями, отделенными от этиолированных проростков ячменя, зависит от продолжительности их роста в темноте. Наибольшая интенсивность накопления хлорофилла наблюдается в листьях 3-дневных проростков, которая с возрастом снижается, а у 12-дневных этиолированных растений наблюдается необратимая этиоляция.

2. Процесс деэтиоляции листьев, отделенных от этиолированных проростков ячменя, регулируется цитокинином и АБК. Чувствительность к фитогормонам зависит от возраста этиолированных растений. Наиболее чувствительными к цитокинину являются листья 6-дневных растений, а к АБК - листья 3-дневных растений. Цитокинин, не влияя на позеленение листьев 3-дневных растений, снимает ингибирующий эффект АБК, а АБК, не оказывая влияния на позеленение листьев 6-дневных растений, подавляет активирующее действие цитокинина.

3. Цитокинин стимулирует накопление транскриптов ядерных генов (hemAl, ЬешАЗ, DCUP), и не влияет на гены hemC, Xantha-f, Xantha-g, Xantha-h, кодирующие ферменты биосинтеза хлорофилла. Активация экспрессии этих генов, вероятно, способствует накоплению хлорофилла.

4. Цитокинин совместно со светом в ходе деэтиоляции вызывает дифференциальную регуляцию экспрессии хлоропластных генов. Впервые обнаружена свет-независимая активация цитокинином скорости транскрипции двух (rplló и rpsl2) из 30 изученных пластидных генов.

5. АБК ингибирует интенсивность транскрипции пластидных генов, подавляет накопление мРНК ядерных генов ферментов биосинтеза хлорофилла (alad, hemAl, hemA3, DCUP), тормозит увеличение содержания хлорофилла, замедляет развитие структуры хлоропластов и, тем самым, задерживает процесс перехода этиолированных растений на автотрофное питание.

6. Обнаружен антагонизм в действии цитокинина и АБК в ходе деэтиоляции отделенных листьев ячменя на уровне транскрипции пластидных генов, накопления транскриптов ядерных генов ферментов биосинтеза хлорофилла, накопления хлорофилла, влияния на ультраструктуру хлоропластов. Установлено, что действие цитокинина на содержание мРНК

127 изученных ядерных генов зависит от света, тогда как АБК может проявлять регуляторное действие независимо от света.

7. Процесс деэтиоляции злаков находится под контролем, как света, так и фитогормонов-антагонистов (цитокинина и АБК), которые оказывают сложное регуляторное влияние на экспрессию пластидных и ядерных генов хлоропластных белков и РНК, на процесс формирования ультраструктуры хлоропластов, накопление хлорофилла, что, в конечном результате, в зависимости от баланса фитогормонов и условий освещения, приводит к превращению этиопластов в хлоропласты, к формированию фотосинтетического аппарата и началу автотрофного питания.

В заключении я искренне благодарю моего научного руководителя — профессора Виктора Васильевича Кузнецова, отдавшего совместной работе много времени и сил для воспитания меня как научного сотрудника.

Самые тёплые слава благодарности выражаю профессору Ольге Николаевне Кулаевой за ценные рекомендации и помощь в обсуждении полученных результатов.

Я очень рад, что на первом этапе пребывания в Институте рядом со мной оказались такие прекрасные профессионалы как Я.О. Зубо, Е.А. Лысенко и др. сотрудники лаборатории экспрессии генома растений.

За совместную работу благодарю Л.С. Адонина, научного сотрудника Института цитологии РАН г. Санкт-Петербург.

Считаю своим приятным долгом поблагодарить за оказанную поддержку и доверие руководство ИФР РАН в лице директора института чл.-корр. РАН Владимира Васильевича Кузнецова.

Используемые сокращения

СНЬН - Н-субъединица ]У^-хелатазы АБК - абсцизовая кислота БАЛ - 6-бензилоаминопурин БС - брассиностероиды ГК - гиббереллин

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота ИУК - индолинуксусная кислота

ОТ-ПЦР - иолимеразная цепная реакция после обратной транскрипции.

Прото - протопорфирин IX

ПЦР - полимеразная цепная реакция рРНК — рибосомная рибонуклеиновая кислота тРНК - траснпортная рибонуклеиновая кислота

СК - цитокинин

ФСI - первая фотосистема

ФСII - вторая фотосистема

Заключение

Изучалась гормональная регуляция деэтиоляции однодольных растений на примере ячменя. Используя современные биохимические и молекулярно-генетические методы анализа, впервые показано, что в процессе деэтиоляции однодольных растений биогенез хлоропластов и поддержание их физиологической активности на необходимом растению уровне, контролируется различными эндогенными и экзогенными факторами путём дифференциальной регуляции экспрессии генов ядерного и пластидного кодирования. Регуляция фитогормонами и светом экспрессии генов, вероятно, обеспечивает запуск программы формирования структуры хлоропластов и биосинтеза хлорофилла в процессе деэтиоляции растений.

В работе изучалось влияние продолжительности роста в темноте на способность накапливать хлорофилл на свету листьями 3, 6, 9 и 12-дневных проростков ячменя как наиболее значимый показатель наступления деэтиоляции растений. Показано, что наибольшая интенсивность накопления хлорофилла наблюдается в листьях 3-дневных проростков, которая с возрастом снижается, а у 12-дневных этиолированных растений наблюдается необратихмая этиоляция. Следовательно, накопление хлорофилла на свету листьями, отделенными от этиолированных проростков ячменя, зависит, в первую очередь, от продолжительности их роста в темноте. Это может быть связано со значительным падением скорости транскрипции многих пластидных генов при длительном периоде этиоляции. Основная цель работы заключалась в изучении роли фитогормонов в период деэтиоляции ячменя. Нами установлено, что свет и изучаемые в работе фитогормоны (цитокинины и абсцизовая кислота) дифференциально регулируют процесс деэтиоляции листьев проростков ячменя разного возраста. Причем, наиболее чувствительными к цитокинину являются листья 6-дневных растений, а к АБК - листья 3-дневных растений.

Важно-отметить,-что-цитокинин,-не влияя-на позеленение листьев-3-дневныхрастений, снимает ингибирующий эффект АБК, а АБК, не оказывая влияния на позеленение листьев 6-дневных растений, подавляет активирующее действие цитокинина. Возможно, это достигается разнонаправленной регуляцией экспрессии генов, кодирующих ключевые ферменты реакций биосинтеза хлорофилла. В диссертационной работе показано, что цитокинин активирует накопление транскриптов ядерных генов (hemAl, hem A3, DCUP), и не влияет на гены hemC, Xantha-f, Xantha-g, Xantha-h, кодирующие ферменты биосинтеза хлорофилла. Следовательно, активация экспрессии этих генов, способствует накоплению хлорофилла. В то же самое время, АБК подавляет накопление транскриптов hemAl, hemA3, DCUP генов и может противодействовать активирующему эффекту цитокинина.

Свет является необходимым фактором для запуска программы развития хлоропластов. Дифференцированные хлоропласты также отвечают на наличие или отсутствие света, его интенсивность и спектральный состав. Стоит отметить, что инкубация срезанных листьев в темноте на растворе цитокинина обычно не приводит к значимому изменению транскрипции пластидных генов. Ранее было установлено, что свет является необходимым фактором для активации цитокинином скорости транскрипции пластидных генов в закончивших рост листьях ячменя (Zubo et al., 2008). То есть, при наличии или отсутствии света цитокинин по-разному влияет на транскрипцию хлоропластных генов в отделенных от растения листьях ячменя.

Ранее в ряде работ было показано, что свет и цитокинин совместно действуют на многие процессы в клетке и в некоторых случаях цитокинин может заменять действие света (Кулаева, 1973; Kusnetsov et al., 1994; Kusnetsov et al., 1998; Kusnetsov et al., 1999; Ferreira and Kieber, 2005; Naito et al., 2007). Активирующее действие цитокинина ранее было продемонстрировано на фоне постоянного освещения листьев 'во время предынкубации срезанных листьев ячменя на воде (Zubo et al., 2008). Выяснение роли света в активации транскрипции хлоропластных генов цитокинином было предпринято и в данной работе. В отличие от ранее полученных данных, нами обнаружен факт свет-независимой активации цитокинином транскрипции пластидных генов: грПб и rpsl2 и этот результат имеет принципиальное значение. Он показывает, что цитокинин без участия света способен регулировать экспрессию хлоропластных генов. Таким образом, фитогормоны могут влиять на процесс деэтиоляции путём регуляции транскрипции как на свету, так и в темноте не только генов, кодирующих фотосинтетические белки, но и генов «домашнего хозяйства», которые кодируют белки, обеспечивающие функционирование аппарата транскрипции и трансляции, и без которых формирование фотосинтетически активных хлоропластов ¡невозможно. Ранее было показано, что в изолированных семядолях люпина; инкубированных в темноте, цитокинин; активирует формирование: ультраструктуры , этиопластов, накопление транскриптов ядерных генов; хлоропластных» белков и даже вызывает накопление белка- цитохрома, Ь559 (Kusnetsov et al., 1994). Это означает, что; уже в темноте цитокинин вызывает сильные изменения; в растительной клетке, которые значительно ускоряют формирование фотосинтетического аппарата пришереносе растений; на свет.

АБК ингибирует интенсивность транскрипции- пластидных генов,-, подавляет накопление мРНК ядерных генов ферментов биосинтеза хлорофилла {alad; hemAl, hemA3, DCUP) в процессе деэтиоляции, тормозит увеличение содержания: хлорофилла, замедляет развитие структуры хлоропластов: и,, тем самым; задерживает процесс перехода этиолированных растений; на\ автотрофное питание. , . .

В связи;с обсуждением.антагонизма в действии; цитокинина и. АБК. на экспрессию хлоропластных: генов следует отметить, что регуляция экспрессии ядерных цитокишш-зависимых генов ARR-типа, хорошо изучена (Kieber et al., 1993); В 2009 г. открыт рецептор. АБК РYR/PYL/RGAR типа, который ингибирует протеинфосфатазу PP2Gs-6ji0KaT0pa сигнала ABA. ir .этим обеспечивает передачу сигнала на транс-факторы, вызывая экспрессию АБК-, зависимых ядерных генов (Parle et al, 2009; Ма et ö/., 2009; Melcher е/ al., 2009). Более того, установлен состав минимальной системы, обеспечивающей. индукцию иод действием, АБК ядерных генов в протопласте (Fujii e/ al.,- 2009); Однако, нет сведений» о; взаимном влиянии. АБК и цитокинина на указанные сигнальные системы этих гормонов. Первые 'данные о влиянии=цитокинина на транскрипцию хлоропластных генов опубликованы;;в 2008; г. (Zubo et al:, 2008). В нашей работе представлены первые сведения о влиянии АБК на транскрипцию^ не только хлоропластных, но и ядерных генрв ферментов биосинтеза хлорофилла, в процессе деэтиоляции однодольных' растений.

Исследование механизма действия каждого из этих гормонов, взаимодействие их сигнальных систем в регуляции экспрессии хлоропластных и ядерных генов на уровне биосинтеза белка и активности ферментов, является задачей будущих исследований.

Нами выявлены отдельные компоненты сигнальных путей цитокинина, АБК и света и их возможного взаимодействия в регуляции процессов, связанных с экспрессией генов пластидных белков в ходе важнейшего этапа онтогенеза — деэтиоляции растений.

Проведённый детальный анализ регуляции транскрипции индивидуальных хлоропластных генов гормонами в процессе деэтиоляции показывает, что в данный процесс, вероятно, вовлечено множество пока еще не охарактеризованных факторов, обеспечивающих дифференцированный ответ транскрипции разных генов на изменение гормонального баланса в растении. Интересно, что даже гены, входящие в состав одного оперона, могут по-разному регулироваться одним гормоном, что также свидетельствует о наличие тонких, еще не изученных механизмов регуляции транскрипции хлоропластных генов.

Основываясь на полученных в ходе выполнения работы результатах, можно заключить, что процесс деэтиоляции злаков находится под контролем как света, так и фитогормонов-антагонистов (цитокинина и АБК), которые оказывают сложное регуляторное влияние на экспрессию пластидных и ядерных генов хлоропластных белков и РНК, на процесс формирования ультраструктуры хлоропластов, накопление хлорофилла, что, в конечном результате, в зависимости от баланса фитогормонов, условий освещения и продолжительности периода этиоляции, приводит к превращению этиопластов в хлоропласты, к формированию фотосинтетического аппарата и началу автотрофного питания. Установлено, что действие цитокинина на содержание мРНК изученных ядерных генов зависит от света, тогда как регуляторное действие АБК может проявлять и независимо от света.

Полученные результаты показывают, что транскрипция хлоропластных генов, являясь важным элементом регуляции биогенеза хлоропластов, находится под контролем света, цитокининов и АБК. Взаимодействие регуляторных факторов разной природы и определяет развитие хлоропластов в процессе перехода растений на автотрофное питание. Сборка каждого фотосинтетического комплекса и биосинтеза каждого полипептида этого комплекса в процессе деэтиоляции находится под контролем многих регуляторных факторов, осуществляющих своё действие на разных уровнях. Взаимодействие этих факторов очень разнообразно при разных условиях роста и развития растений или разных стадиях онтогенеза растений. Изучение уровней взаимодействия многих факторов, таких как освещённость, температура, условия минерального питания, водного баланса и др., в формировании фотосинтетического аппарата в процессе онтогенеза, будет являться задачей будущих исследований. Результаты данной работы внесли некоторую определенность в понимание особенностей действия фитогормонов (цитокинина и АБК) на однодольные растения разных возрастов во время протекания одного из начальных этапов онтогенеза растений - деэтиоляции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Кравцов, Александр Константинович, 2011 год

1. Аверина Н.Г. (1988). Биогенез пигментного аппарата фотосинтеза. Мн.: Наука и техника, с. 110-142.

2. Аверина Н.Г. (1997). Структура и функция аппарата биосинтеза хлорофилла. III Годневские чтения. Фотобиология и растений и фотосинтез. Минск: Тэхиалоггя. с. 50-75.

3. Аверина Н.Г., Рудой А.Б., Сувченко Г.Е., Фрадкин Л.И., Чайка М.Т., Беляева О.Б., Одинцова М.С., Островская Л.К., Филиппович И.И. (1988). Биогенез пигментного аппарата фотосинтеза. Мн: Наука и техника, с. 319

4. Быховский В .Я., Зайцева Н.И., Полулях О.В. (1987). Прикладная биохимия и микробиология. №6 (23) с. 725-739.

5. Годнев Т.Н. (1963). Хлорофилл. Его строение и образование в растении. Минск: АН БССР. с. 320

6. Зубо Я. О. (2006). Гормональная регуляция транскрипции хлоропластных генов ячменя. Дисс. канд. биол. наук, Москва, с. 137.

7. Караваико H.H., Кравяж К., Хохлова В.А., Кулаева О.Н. (1978). Сравнение действия абсцизовой кислоты и ингибиторов синтеза белка на рост и метаболизм изолированных семядолей тыквы. Физиология растеннй, 25(4). с, 803-811.

8. Кравяж К., Каравайко H.H., Коф Э.М., Кулаева О.Н. (1977). Взаимодействие абсцизовой кислоты и цитокинина в регуляции роста позеленения семядолей тыквы. Физиология растений. 24(1), 160-166.

9. Кузнецов В.В. (1995). Гормональная регуляция биогенеза хлоропластов. Дис. док. биол. наук. Москва, с. 311.

10. Куклина И.М., Микулович Т.П., Кулаева О.Н. (1985). Взаимодействие абсцизовой кислоты и цитокинина в регуляции пластидных и цитоплазматических рибосомальных РНК в изолированных семядолях тыквы. Физиология растений. 32(2), 298-307.

11. Кулаева О.Н. (1967). Цитокинины и их физиологическое действие. Успехи современной биологии. 63(1). с. 28-53.

12. Курсанов А.Л., Кулаева О.Н., Свешникова И.Н., Попова Э.А., Болякина Ю.П., Клячко Н.Л., Воробьева И.П. (1964). Восстановление клеточных структур и обмена веществ в желтых листьях под действием 6-бензиламинопурина. Физиология растений. 11. с. 838 841.

13. Люкевич Т.В., Кузнецов В.В., Каравайко H.H., Кулаева О.Н., Селиванкина С.Ю. (2002) Участие хлоропластного зеатин-связывающего белка в гормон-зависимой регуляции транскрипции хлоропластного генома. Физиология Растений, 49(1), с. 105-112.

14. Микулович Т. П., Хохлова В. А., Кулаева О. Н., Свешникова И. Н. (1971). Влияние 6-бензиламинопурина на изолированные семядоли тыквы. Физиология растений. 18. с. 98-102.

15. Микулович Т. П., Кукина И. М. (1988). О влиянии цитокинина, фузикокцина и калия на накопление хлорофилла и каротиноидов в изолированных семядолях тыквы. Физиология растений. 32. с. 143-149.

16. Новикова Г.В. (2009). Восприятие АБК: неоконченная история. Московский семинар «Регуляторные системы растений». Бюллетень Российского общества физиологов растений. ИФР РАН. с. 25-30.

17. Одинцова М.С., Юрина Н.П. (2003). Геном пластид высших растений и водорослей: структура и функции. Молекулярная биология. 37. с. 116.

18. Одинцова М.С., Юрина Н.П. (2005) Геномика и эволюция клеточных органелл. Генетика. 41 с. 1170-1182.

19. Погульская E.H., Юрина Н.П., Карапетян Н.В. Участие тетрапирролов в регуляции экспрессии ядерного гена низкомолекулярного пластидного белка ELIP. (2006). Прикладная биохимия и микробиология. 42. с. 390-395.

20. Самойлов А. (2010). Физиология растений. Онлайн-энциклопедия www.fizrast.ru.

21. Хохлова В. А. (1977). Действие цитокинина на формирование пластид- на свету и в темноте в изолированных семядолях тыквы. Физиология растений. 24. с. 1186-1192.

22. Хохлова В. А., Свешникова И. Н., Кулаева О. Н. (1971). Влияние фитогормонов на формирование структуры хлоропластов в изолированных семядолях тыквы. Цитология. 13. с. 1074-1079.

23. Чуб В.В. (2003). Рост и развитие растений. http://herba.msu.ru/russian/departments/physiology/spezkursi/chub/index7.html.

24. Шлык А.А. (1956). Методы меченых атомов в изучении биосинтеза хлорофилла. Минск: Н БССР. с. 299.

25. Ямбуренко М.В. (2008). Роль фитогормонов и света в регуляции транскрипции хлоропластных генов в ячмене. Дисс. канд. биол. наук, Москва, с. 166.

26. Abel W.O., Knebel W., Koop H.-U., Marienfeld J.R., Quader H., Reski S., Schnepf E., Sporlein B. (1989). A cytokinin sensitive mutant of the moss, Physcomitrella patens, defective in chloroplast division. Protoplasma. 152 pp, 1-13.

27. Adamska L, Ohad I., Kloppstech K. (1992). Synthesis of early light-inducible protein is controlled by blue light and related to light stress. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 89. pp: 2610-2613.

28. Ait-Ali Т., Frances S., Weller J.L., Reid J.B., Kendrick R.E., Kamiya Y. (1999). Regulation of gibberellins 20-oxidase and gibberellins 3/3-hydroxylase transcript accumulation during de-etiolation of pea seedlings. Plant Physiol. 121. pp, 783-791.

29. Aluru M.R., Bae H., Wu D.Y. and Rodermel S.R. (2001). The Arabidopsis immutans mutation affects plastid differentiation and the morphogenesis of white and green sectors in variegated plants. Plant Physiol. 127. pp, 67-77.

30. Aro E-M., Virgin I., Andersson B. (1993). Photoinhibition of photosystem II inactivation, protein damage and turnover. Biochim. Biophys. Acta. 1143: pp.113-134.

31. Bartholomew D.M., Bartley G.E. and Scolnik P.A. (1991) Abscisic acid control of rbcS and cab transcription in tomato leaves. Plant Physiol., 96. 291296.

32. Baumgartner B.J., Rapp J.C. and Mullet J.E. (1989). Plastid transcription activity and DNA copy number increase early in barley chloroplast development. Plant Physiol. 89. pp, 1011-1018.

33. Beck C.F. (2005).Signaling pathways from the chloroplast to the nucleus. Planta. 222. pp.743-756.

34. Benkova E., Witters E., Van Donger W., Kolar J., Motyka V., Brzobohaty B., Van Onckelen H.A., Machacekova I. (1999). Cytokinins in tobacco and wheat chloroplasts, occurrence and changes due to light/dark treatment. Plant Physiol. 121. pp. 245-251.

35. Berry-Lowe S., Carlsberg R., Coinmun. (1987). The chloroplast glutamate tRNA gene required for d-aminolevulinate synthesis. Carlsberg Res Commun. 52. pp, 197-210.

36. Bricker N.S., Sanclemente E., Shankel S., Shapiro M.S. (1990). The evolution of the science of pathologic physiology. Am. J. Kidney. Dis. \6{6)\ p 541.

37. Boardman N.K. (1981). Chloroplast development. Ed. by G. Akoyunoglou. Philadelphia, pp. 367 369.

38. Bougri O., Grimm B. (1996). Members of a low-copy number gene family encoding glutamyl-tRNA reductase are differentially expressed in barley. Plant J. 9. pp. 867-878.

39. Buchanan-Wollaston V. (1997). The molecular biology of leaf senescence. J. Exp. Bot. 48. pp. 181-99. <

40. Buhr F., El Bakkouri M., Valdez O., Pollmann S., Lebedev N., Reinbothe S, et al. (2008). Photoprotective role of NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105. pp. 34.

41. Chory J., Reinecke D., Sim S., Washburn T., and Brenner M. (1994). A role for cytokinins in de-etiolation in Arabidopsis: det mutants have an altered response to cytokinins. Plant Physiol 104. pp. 339-47.

42. Evans ML (1985) The action of auxin on plant cell elongation. Crit Rev Plant Sci. 2 pp .213-265.

43. Fankhauser C. (2002). Light perception in plants: cytokinins and red, lightjoin forces to keep phytochrome B active. Trends in Plant Science. 7. pp. 143— 145.

44. Feierabend J. (1980) Influence of cytokinin on plastid biogenesis in rue leaves: In Metabolism and molecular activities of cytokinins. J. Guern and C. Peaud-Lenoel'(eds.) New York: Springer-Ver lag. pp. 26 — 48.

45. Ferreira F.J., Kieber J.J. (2005). Cytokinin signaling. Curr. Opin. Plant Biol. 8: pp. 518-525.

46. Fischer H., Schwerdtel F. H.-S. (1928). Z. Phys. Chem. 159(2). P.120.

47. Foo E., Platten D., Weller J.W., Reid J.B. (2006). PhyA and cryl act redundantly to regulate gibberellins levels during-de-etiolation in blue light. Physiol Plant. 127. pp. 149-156.

48. Fox L.R:, Hillman W.S. (1968). Differences in photoresponse and phytochrome spectrophotometry between etiolated and de-etiolated Pea stem tissue. Plant Phvsiol. 43. pp. 1799-1804

49. Fuesler T.P., Wong Y.S. and Castelfranco P.A. (1984). Localization of Mg-chelatase and Mg-protoporphyrin IX monomethyl ester (oxidative) cyclase activities within isolated, developing cucumber chloroplasts. Plant Physiol. 75. pp. 662-664.

50. Fujii H., Chinnusamy V., Rodrigues A., Rubio S., Antoni R., Park S-Y., Cutler S.R., Sheen J., Rodriguez P.L., Zhu J-K., (2009). In vitro reconstitution of an abscisic acid signalling pathway. Nature 462. pp. 660-664.

51. Fujita Y. (1996). Protochlorophyllid reduction: A key step in the greening of plants. Plant Cell. Physiol. 27. pp. 411-21.

52. Gan S. (2004). The hormonal regulation of senescence: In Plant hormones: biosynthesis, signal' transduction and action. Davies P.J. (ed.) -Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. pp. 561—581.

53. Gill J., Garcia-Martinez J.L. (2000). Light regulation of gibberellin Aleontent and expression of genes coding for GA 20-oxidase andGA 3 beta-hydroxylase in etiolated pea seedlings. Physiol Plant. 180. pp. 223-229.

54. Grimm B. (1998). Novel insights in the control of tetrapyrrole metabolism of higher plants, Curr. Opin. Plant. Biol. 1. pp, 245.

55. Guo H., Ecker J.R. (2004). The ethylene signaling pathway: new insights. Curr. Opin. Plant. Biol. 7. pp. 9-40.

56. Guo X., Ruan S., Hu W., Cai D., Fan L. (2008). Chloroplast DNA insertions into the nuclear genome of rice: the genes, sites and ages of insertion involved. Funct Integr Genomics. 8(2). pp. 101-8.

57. Huff A.K, Ross C.W. (1975). Promotion of radish cotyledon enlargement and reducing sugar content by zeatin and red light. Plant Physiol. 56. pp. 429-433.

58. Jacobsen JV, Chandler PM (1987) Gibberellin and abscisic acid in germinating seedlings. In PJ Davies, ed, Plant Hormones and Their Role in Plant Growth and Development. Klimer, Boston, pp. 164-194.

59. Jeong W.J., Park Y.I., Suh K., Raven J.A., Yoo O.J., Liu J.R. (2002). A large population of small chloroplasts in tobacco leaf cells allows more effective chloroplast movement than a few enlarged chloroplasts. Plant Physiol. 129. pp, 112-121.

60. Kasahara H., Takei K., Ueda N., Hishiyama S., Yamaya T., Kamiya Y., Yamaguchi S., Sakakibara H. (2004). Distinct isoprenoid origins of cis-and trans-zeatin Biosyntheses in Arabidopsis. J Biol Chem. 279. pp. 14040-14054.

61. Kasten B., Buck F., Nuske J., Reski R. (1997). Cytokinin affects nuclear and plastome-encoded energy-converting plastid enzymes. Planta 201. pp. 261-272.

62. Kieber J., Rothenberg M., Roman G., Feldmann K., Ecker J. (1993).CTR1, a negative regulator of the ethylene response pathway in Arabidopsis, encodes a member of the raf family of protein kinases. Cell. 72. pp. 427-441.

63. Klein R.R., Mullet J.E. (1990). Light-induced transcription of chloroplast genes. J Biol Chem. 265. pp. 1895-1902.

64. Koiwai H., Nakaminami K., Seo M., Mitsuhashi W., Toyomasu T., Koshiba T. (2004). Tissue-specific localization of an abscisic acid biosynthetic enzyme, A003, in Arabidopsis. Plant Physiol. 134. pp. 1697-1707.

65. Kraepiel Y., Rousselin P., Sotta B., Kerhoas L., Caboche E., Miginic E. (1994). Analysis of phytochrome- and ABA-deficient mutants suggests that ABA degradation is controlled by light in Nicotiana plumbaginifolia. Plant J. 6. pp. 665-672.

66. Krol M., Spangfort M.D., Huner N.P.A., Oquist G., Gustafsson P., Jansson S. (1995). Chlorophyll a/b-Binding Proteins, Pigment Conversions, and

67. Early Light-Induced Proteins in a Chlorophyll b-less Barley Mutant. Plant Physiol. 107. pp.873-883.

68. Kulaeva O.N. Cytokinins, their structure and functions. Moscow: Nauka. 1973.

69. Kuno N. and Furuya M. (2000). Phytochrome regulation of nuclear gene expression in plants. Semin. Cell Dev. Biol. 11. pp, 485-493.

70. Kusnetsov V.V., Landsberger M., Meurer J., Oelmuller R. (1999). The assembly of the CAAT-box binding complex at a photosynthesis gene promoter is regulated by light, cytokinin, and the stage of the plastids. J Biol Chem. 274. pp. 36009-36014.

71. Leister D. (2003). Chloroplast Research in the Genomic Age. Trends Genet. 19. pp, 47-56.

72. Leister D. (2005). Genomics-based dissection of the cross-talk of chloroplasts with the nucleus and mitochondria in Arabidopsis. Gene. 354. pp. 110-116.

73. Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. (1983). Detertinations a total carotinoids and clorophylls «a» and «b» of leaf extracts. Biochemical society transactions. 11. pp. 591-592.V

74. Longo G. P., Olginati M., Rossi G., Valente M., Longo C. P. (1978). Effect of brief treatments with benzyladenine on growth and development of watermelon cotyledons. Plant Cell and Environment. 1. pp, 39-43.

75. Lopez-Juez E. (2007). Plastid biogenesis, between light and shadows. J.Exp. Bot. 58. pp. 11-26.

76. Lukevich T.V., Kusnetsov V.V., Karavaiko N.N., Kulaeva O.N., Selivankina S.Yu. (2002). The involvement of the chloroplast zeatin-binding protein in hormone-dependent transcriptional control of the chloroplast genome. Russ J Plant Physiol 49. pp. 92-98.

77. Ma L., Li J., Qu L., Hager J., Chen Z., Zhao H. and Deng X.W. (2001). Light Control of Arabidopsis Development Entails Coordinated Regulation of Genome Expression and Cellular Pathways. The Plant Cell. 13: 2589-2607.

78. Makeev A.V., Kusnetsov V.V. (1996). Intensive and extensive phytohormonal effects on development of chloroplast photochemical activity. Do Id AkadNauk. 346. pp. 116-118.

79. Masuda T., Komine Y., Inokuchi H., Kannangara C.G. and Tsuji H. (1992). Sequence and expression of tRNAGlu gene of cucumber chloroplast genome. Plant Physiol. Biochem. 30. pp, 235-243.

80. Mayes P.A. (1993). The citric acid cycle: the catabolism of acetyl-CoA. In Harper's. Biochemistry. Murray RK, Granner DK, Mayes PA and Rodwell YW. (eds), pp. 164-171. Prentice-Hall: London

81. Milborrow B.V. (2001). The pathway of biosynthesis of abscisic acid in vascular plants: a review of the present state of knowledge of ABA biosynthesis. Journal of Experimental Botany. 52. pp. 1145-1164.

82. Miller C. (1956). Similarity of some kinetin and red light effects. Plant Physio. 131. pp. 318-319.

83. Mira-Rodado V., Sweere U., Grefen Ch., Kunkel T., Fejes E., Nagy F., Schäfer E. and Harter K. (2007). Functional cross-talk between two-component and phytochrome B signal transduction in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany. 58. pp. 2595-2607.

84. Mock H.P., Trainotti L., Kruse E. and Grimm B. (1995). Isolation, sequencing and expression of cDNA sequences encoding uroporphyrinogen decarboxylase from tobacco and barley. Plant. Molec. Biology. 28. pp, 245-256.

85. Mok D.W.S., Mok M.C. (2001). Cytokinin metabolism and actions. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 52. pp. 89-118.

86. Montane M.H., Kloppstech K. (2000): The family of light-harvesting-related proteins (LHCs, ELIPs, HLIPs): was the harvesting of light their primary function? Gene. 258. pp, 1-8.

87. Mothes R., Engelbreht L., Kulaeva O. (1959). Uber die Wirkung des kinetins aufstickstoffVerteilung and Eiweissynthese in isolierten Blattern. Flora. 147. P, 445.

88. Muller B., Shen Y. (2007). Advances in cytokinin signaling. Science. 318. pp. 68-69.

89. Muller A.H, Hansson M. (2009). The barley magnesium chelatase 150-kd subunit is not an abscisic acid receptor. Plant Physiol. 150(1). pp.157-66.

90. Nam H.G. (1997). Molecular genetic analysis of leaf senescence. Curr. Opin. Biotechnol. 8. pp, 200-207.

91. Nemhauser J., Chory J. (2002). Photomorphogenesis. The Arabidopsis book. American Society of Plant Biologists, http ://www. aspb. org/publications/arabidopsis/

92. Novakova M, Motyka V, Dobrev P.I, Malbeck J, Gaudinova A, Vankova R. (2005). Diurnal variation of cytokinin, auxin and abscisic acid levels in tobacco leaves. J. Exp. Bot. 56 (421). pp, 2877-2883.

93. CTNill G.P. and Soil D.J.B. (1990). Expression of the Synechocystis sp. strain PCC 6803 tRNAGlu gene provides tRNA for protein and chlorophyll biosynthesis. JBacteriol. 172. pp, 6363-6371.

94. Oelmuller R., Levitan I., Bergfeld R., Rajasekhar V.K., Mohr H. (1986). Expression on nuclear genes as affected by treatments acting on plastids. Planta. 168. pp, 482-492.

95. Oelmuller R., Dietrich G., Link G., Mohr H. (1986). Regulatory factors involved in gene expression (subunits of ribulose-l,5-bisphosphate carboxylase) in mustard (Sinapis alba L.) cotyledons. Planta. 169. pp. 260-266.

96. Ohashi K., Tanaka A., Tsuji H. (1989). Formation of the Photosynthetic Electron Transport System during the Early Phase of Greening in Barley Leaves. Plant Physiol 91. pp. 409-414.

97. Partier B. (1979). The role of phytohormones (cytokinins) in chloroplast development. Biochem Physiol Pflanz. 174. pp, 173-214.

98. Pfannschmidt T. (2003). Chloroplast redox signals: how photosynthesis controls its own genes. Trends Plant Sci. 8(1). pp, 33-41.

99. Potts W.C., Reid J.B., Murfet I.C. (1985). Intemode length in Pisum. Gibberellins and the slender phenotype. Physiol Plant. 63. pp. 357-364.

100. Quail P (1991) Phytochrome: a light-activated molecular switch that regulates plant gene expression. Annu Rev Genet B25: pp. 389-409.

101. Raab S., Toth Z., Groot C., Stamminger T., Hoth S. (2006). ABA-responsive RNA-binding proteins are involved in chloroplast and stromule function in Arabidopsis seedlings. Planta,. 224(4) pp. 900-914.

102. Rashotte A.M., Chae H.S., Maxwell B.B., Kieber J.J. (2005). The interaction of cytokinin with other signals. Physiol Plantarum. 123. pp, 184-194.

103. Reid J.B., Botwright N.A., Smith J.J., CTNeill D.P., Kerckhoffs L.H.J. (2002). Control of gibberellins levels and gene expression during de-etiolation in pea. Plant Physiol. 128. pp, 734-741.

104. Reinbothe C., Lebedev N., Reinbothe S. (1999). A protochlorophyllide light-harvesting complex involved in de-etiolation of higher plants. Nature. 397. pp. 80-84.

105. Renner O. (1934). Die pflanzliche plastiden als selbststandige element der genetische constitutionBer. Sachs. Acad. Wiss. Math. Phys. Kl. 86. pp. 214-266.

106. Rodermel S., Park S. (2003) Pathways of intracellular communication: tetrapyrroles and plastid-to-nucleus signaling. BioEssays. 25. pp. 631-636.

107. Rohmer M. (2003). Mevalonate-independent methylerythritol phosphate pathway for isoprenoid biosynthesis. Elucidation and distribution. Pure Appl Chem. 75. pp. 375-387.

108. Salano R., Ecker J.R. (1998). Ethylene gas: perception, signaling and response. Curr. Opin. Plant. Biol. 1. pp. 393.

109. Selivankina S.Yu., Romanko E.G., Kuroedov V.A., Kulaeva O.N. (1979). Increase in activity of chromatin-bound RNA polymerase under influence of cytokinin added in the course of chromatin isolation. Soviet Plant Physiol. 26. pp. 4146.

110. Shang Y., Yan L., Liu Z.Q, Cao Z., Mei C., Xin Q, Wu F.Q., Wang X.F., Du S.Y., Jiang T., Zhang X.F., Zhao R., Sun H.L., Liu R., Yu Y.T., Zhang

111. D.P. (2010). The Mg-chelatase H subunit of Arabidopsis antagonizes a group of WRKY transcription repressors to relieve ABA-responsive genes of inhibition. Plant Cell. 22(6). pp. 1909-35.

112. Shen Y.Y., Wang X.F., Wu F.Q., Du S.Y., Cao Z., Shang Y., Wang X.L., Peng C.C., Yu X.C., Zhu S.Y., Fan R.C., Xu Y.H. and Zhang D.P. (2006) The Mg-chelatase H subunit is an abscisic acid receptor. Nature, 443. pp. 823-826.

113. Smart C.M. (1994). Gene expression during leaf senescence. New Phytol. 126. pp. 419—448.

114. Soot S., Gupta V., Tripathy C. (2005). Photoregulation of the greening process of wheat seedlings grown in red light. Plant Mol. Biology. 59. pp. 269-287.

115. Strand A., Asami T., Alonso J., Ecker J.R., Chory J. (2003). Chloroplast to nucleus communication triggered by accumulation of Mg-protoporphyrin IX. Nature. 421. pp. 79-83.

116. Steiler D., Laetsch W. (1965) Kinetin induced chloroplast maturation in cultures of tobacco tissue. Science. 149. pp. 1387-1389.

117. Suprin M., Larkin., Chori J. (2002). Signal transduction between1'the chloroplast and the nucleus. Plant Cell. 14. pp. 327-338.

118. Sweere U., Eichenberg K., Lohrmann J., Mira-Rodado V., Bäurle I., Kudla J., Nagy F., Schäfer E., Harter K. (2001). Interaction of the response regulator ARR4 with phytochrome B in modulating red light signaling. Science. 294. pp. 1108-1111.

119. Symons G.M., Reid J.B. (2003). Interaction between light and plant hormones during de-etiolation. J Plant Growth Regul. 22. pp. 3-14.

120. Symons G.M., Schultz L., Kerckhoffs L.H.J., Davies N.W., Gregory D., Reid J.B. (2002). Uncoupling brassinosteroid levels and de-etiolation in pea. Physiol Plant. 115. pp, 311-319.

121. Symons G.M., Smith J.J., Nomura T., Davies N.W., Yokota T., Reid J.B. (2008). The hormonal regulation of de-etiolation. Planta. 227. pp, 11151125.

122. Tanaka R., Yoshida K, Nakayashiki T., Tsuji H., Inokuchi H., Okada K., Tanaka A. (1997). The third member of the hemA gene family encoding glutamyl-tRNA reductase is primarily expressed in roots in Hordeum vulgare. Photosynth Res 53. pp,161-171.

123. Taylor W.C. Regulatory interactions between nuclear and plastid genomes. (1989). Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 40. pp. 211-233.

124. Tepperman J.M., Zhu T., Chang H.S., Wang X., Quail P.H. (2001). Multiple transcription-factor genes are early targets of phytochrome A signaling. Proc Natl Acad Sei USA. 98. pp, 9437-9442.

125. Timmis J.N., Ayliffe M.A., Huang C.Y. and Martin W. (2004). Endosymbiotic gene transfer: organelle genomes forge eukaryotic chromosomes. Nature Rev. Genet. 5. pp, 123-136.

126. Ullanat R. and Jayabaskaran C. (2002). Light- and cytokinin-regulated ftsZ gene expression in excised cucumber cotyledons (Cucumis sativus). Plant Growth Reg. 38. pp, 209-218.

127. Vandenbussche F., Habricot Y., Condiff A.S., Maldiney R., Van der Straeten D., Ahmad M. (2007). HY5 is a point of convergence between cryptochrome and cytokinin signalling pathways in Arabidopsis thaliana. Plant J. 49. pp. 428-41.

128. Walker C.J. and Weinstein J.D. (1991). Further Characterization of the Magnesium Chelatase in Isolated Developing Cucumber Chloroplasts. Plant Physiol. 95. pp, 1189-1196.

129. Waters M.T., Langdale J. A. (2009). The making of a chloroplast. The EMBO Journal. 28. pp. 2861-2870.

130. Weatherwax S.C., Ong M.S., Degenhardt J., Bray E.A., Tobin E.M. (1996). The interaction of light and abscisic acid in the regulation of plant gene expression. Plant Physiol. 111. pp. 363-370.

131. Willows R.D. (2003). Biosynthesis of chlorophylls from protoporphyrimo. IX. Nat. Prod. Rep. 20. pp. 327-341.

132. Woodson J.D., Chory J. (2008). Coordination of gene expression between organellar and nuclear genomes. Nat. Rev. Genet. 9. pp. 383-395.

133. Yamaryo Y., Kanai D., Awai K., Shimojima M., Masuda T., Shimada H. (2003). Light and cytokinin play a co-operative role in MGDC synthesis in greening cucumber cotyledons. Plant Cell Physiol. 44. pp. 844-855.

134. Yang P., Chen H., Liang Y., Shen S. (2007). Proteomic analysis of de-etiolated rice seedlings upon exposure to light. Proteomics. 7. pp. 2459 2468.

135. Yaronskaya E., Vershilovskaya I., Poers Y., Alawady A.E., Averina N., Grimm B. (2006). Cytokinin effects on tetrapyrrole biosynthesis and photosynthetic activity in barley seedlings. Planta. 224. pp. 700-709.

136. Yoo S.D., Cho Y.H., Sheen J. (2009). Emerging connections in the ethylene signaling network. Trends Plant Sci. 14. pp, 270.

137. Zhong S., Shi H., Xi Y., Guo H. (2010). Ethylene is crucial for cotyledon greening and seedling survival during de-etiolation. Plant Signaling & Behavior. 5(6), pp. 1-4.

138. Zubo Y.O., Kusnetsov V.V. (2008). Application of run-on transcription method for studying the regulation of plastid genome expression. Russian Journal of Plant Physiology. 55. pp. 107-114.