Роль гена WOX5 в контроле пролиферации и дифференцировки клеток на модели органогенеза клубеньков бобовых растений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.07, кандидат биологических наук Осипова, Мария Александровна

• Осипова, Мария Александровна
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Осипова, Мария Александровна

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1. Регуляция пролиферации клеток в регулярных (апикальных) меристемах растений.

1.1. Факторы, регулирующие пролиферацию клеток у растений.

1.2. Меристемы растений, стволовые клетки и принцип организации ниши стволовых клеток.

1.3. Транскрипционные факторы семейства WOX и их роль в развитии растений.

1.3.1. Ген WUS в регуляции активности меристемы побега.

1.3.1.1. Система WUS-CLV и ее роль в поддержании стволовых клеток растений.

1.3.1.2. Взаимодействие WJJS с цитокинином в меристеме побега.

1.3.2. Роль гена WOX5 в меристеме корня.

1.3.2.1. Покоящийся центр и стволовые клетки в меристеме корня.

1.3.2.2. Взаимодействие гена WOX5 и гормонов в меристеме корня.

1.3.3. Другие гены семейства WOXи их роль в развитии растений.

1.3.4. Роль рецепторных CLV1-подобных киназ и CLE-пептидов в развитии растений.

2. Регуляция пролиферации клеток в меристемах, образующихся de novo в постэмбриогенезе.

2.1. Развитие бокового корня.

2.2. Развитие азотфиксирующих клубеньков у бобовых растений1.

2.2.1. Органогенез симбиотического клубенька.

2.2.2. Молекулярно-генетический контроль развития симбиоза.

2.2.3. Роль цитокинина и ауксина в развитии клубенька.

2.2.4. Авторегуляция клубенькообразования.

2.2.5. Связь программы развития клубенька и бокового корня.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль гена WOX5 в контроле пролиферации и дифференцировки клеток на модели органогенеза клубеньков бобовых растений»

Изучение регуляции пролиферации и дифференцировки клеток является , важной фундаментальной задачей биологии развития. В силу консервативности механизмов, регулирующих пролиферацию клеток у эукариот, многие данные о регуляции клеточных делений, полученные для животных, впоследствии проверяются и подтверждаются для растений. У животных лишь ограниченное число клеток взрослого организма способно делиться и обеспечивать формирование тканей и органов, эти клетки называют стволовыми. В отличие от животных, практически все живые клетки растений являются тотипотентными, и при определенных условиях способны дать начало целому организму. При этом активная пролиферация клеток свойственна особому типу клеток растений — клеткам меристем. У растений выделяют «регулярные» меристемы (такие как апикальные меристемы побега и корня) и «нерегулярные» (или дополнительные) меристемы, формирующиеся de novo при определенных условиях. К «нерегулярным» меристемам, можно отнести, например, меристемы специализированных органов, таких как клубеньки, образующиеся на корнях бобовых растений при симбиозе с бактериями ризобиями.

Для обеспечения правильного развития растений необходима тонкая регуляция баланса пролиферирующих клеток в меристемах. Пролиферация клеток растений регулируется различными системами. В первую очередь, непосредственными регуляторами пролиферации клеток являются комплексы циклинов и циклин-зависимых киназ, кроме того, важную роль в регуляции пролиферации клеток играют гормоны, такие как ауксин и цитокинин. В последние годы было также показано, что ключевыми генами, определяющими баланс пролиферирующих клеток в меристеме побега, являются гены, кодирующие транскрипционные факторы. Среди них особое место занимают гены семейства WOX (от WUSCHEL-related homeobox), кодирующие транскрипционные факторы с гомеодоменом. Предполагается, что транскрипционные факторы WOX являются ключевыми регуляторами пролиферации и дифференцировки клеток в так называемых «организующих центрах» апикальных меристем, функция которых заключается в стимулировании пролиферации прилежащих клеток и предотвращении их дифференцировки. Так, в о р ган изу ю щем центре меристемы побега экспрессируется ген WUS (WUSCHEL), а в организующем центре меристемы корня (его называют «покоящимся» центром) - его паралог, ген WOX5. Было показано, что активность именно генов WOX (WUS и WOX5) необходима для предотвращения дифференцировки и стимулирования пролиферации клеток меристемы (меристемы побега и корня, соответственно). Также известно, что гены семейства WOX экспрессируются в меристемах специализированных органов (например, при морфогенезе клубеньков бобовых растений при симбиозе с бактериями ризобиями), однако их роль в формировании подобных меристем практически не изучена. Большинство данных о механизмах, за счет которых гены WOX регулируют пролиферацию клеток, получено для апикальной меристемы побега. В меристеме побега WUS вовлечен как в локальную, так и в системную регуляцию пролиферации клеток. Известно, что в меристеме побега такая регуляция осуществляется через взаимодействие транскрипционного фактора WUS с системой CLAV ATA и компонентами каскада сигнальной трансдукции, регулируемой цитокинином. Транскрипционный фактор WUS стимулирует деления клеток, непосредственно регулируя экспрессию генов, кодирующих регуляторы цитокининового сигнального каскада ARR (Arabidopsis Response Regulators) A-типа, обеспечивая локальное усиление действия цитокинина в тканях — гормона, стимулирующего пролиферацию (Leibfried et. al. 2005). В' то же время ген WUS взаимодействует с системой CLAVATA, включающей гетеродимерный рецептор CLV1/CLV2, с которым связывается^ пептидный лиганд CLV3 — член семейства CLE-пептидов, недавно охарактеризованных регуляторных пептидов, которые рассматривают как новый класс пептидных гормонов растений. Связывание лиганда CLE запускает сигнальный каскад, приводящий к подавлению экспрессии WUS, и, как следствие, к ограничению пролиферации клеток в меристеме. Взаимодействие WUS-CLAVATA обеспечивает регуляцию тонкого баланса пролиферации и дифференцировки клеток в меристеме.

Для апикальной меристемы достаточно хорошо изучена роль WUS в регуляции пролиферации клеток. Однако роль паралога гена WUS, гена WOX5, экспрессирующегося в других типах меристем, и механизм его действия практически не исследован. Как показали исследования на модельном объекте, арабидопсисе, продукты генов WUS и WOX5 функционально эквивалентны (Sarkar et al., 2007): оба эти гена экспрессируются в «организующих центрах» меристем и обеспечивают поддержание пула стволовых клеток, стимулируя их пролиферацию и блокируя дифференцировку. На основании сходства выполняемых функций можно предположить схожий механизм действия регуляторов WUS и WOX5. Последние данные свидетельствуют о том, что WOX5 может взаимодействовать с CLAVATA-подобной системой в меристеме корня: CLE-пептид (компонент системы CLAVATA) CLE40 ограничивает область экспрессии WOX5 в меристеме корня таким же образом, как CLV3 ограничивает область экспрессии гена WUS в меристеме побега (Stahl and Simon, 2009). Участие других компонентов системы CLAVATA (гомологов рецепторного комплекса CLV1/CLV2) в ограничении экспрессии WOX5 в меристеме корня к настоящему времени не показано.

Таким образом, к настоящему времени накоплены данные о роли генов WOX «организующих центрах» апикальных меристем, тогда как их роль при развитии других типов меристем - формирующихся у растений de novo остается неизученной. Одним из примеров формирования такого типа меристемы является органогенез клубенька, образующегося на корнях бобовых растений при симбиозе с почвенными бактериями; ризобиями. Формирование'клубеньков; у бобовых растений происходит в результате дедифференцировки и реактивации делений; клеток корня. Этот процесс представляет собой уникальную модель .для ; изучения: механизмов; регуляции, деления и дифференцировки клеток у растений. Известны данные о том, что в- процесс развития клубенька может быть, вовлечен ген WOX5, однако функция и механизм; действия гена? WOX5 в развитии клубенька остаются неизученными. Кроме того ■. совсем недавно было показано;.что компоненты* системы CLAVATA вовлечены в авторегуляцию клубенькообразования, с помощью которой растение: контролирует численность клубеньков. В частности, одним? из компонентов системы^ авторегуляции клубенькообразования является , CLA VA ГЛ/-подобный ген, функционирующий в побеге у бобовых растений; имеющий; большой процент сходства; с. геном CLAVATA 1 у арабидопсиса (Searlë et: all, 2003); Мутация по этому гену приводит к нарушению- системного контроля: клубенькообразования; и: как следствие * — к формированию избыточного» количества клубеньков (суперклубенькообразующему фенотипу): Кроме того; совсем недавно у бобовых были выявлены CEE- пептиды; специфичные для?клубеньков, которые могут быть вовлечены в авторегуляцию с участием системы CLAVATA (Mortier et al. 2008; Okamoto et ait 2009)} На«основании данных, известных для меристемы; побега, можно: предположить, что мишенями таких пептидных, регуляторов могут являться как раз гены семейства WOX. В пользу такого предположения свидетельствуют данные о том, что в меристеме корня CLE-пептид CLE40 ограничивает область, экспрессии WOX5.

Использование модели развития клубенька у бобовых растений позволяет изучить роль гена WOX5 при формировании меристем de novo, и позволяет исследовать взаимосвязь гена WOX5 с компонентами системы CLAVATA (CLV1 -подобный рецептор, CLE-пептиды) при развитии клубенька. Изучение особенностей регуляции экспрессии WOX5 при развитии клубенька позволит разрешить вопрос о существовании общих механизмов контроля пролиферации и дифференцировки клеток в апикальных меристемах и при развитии специализированных органов — клубеньков.

Цель и задачи работы

Цель работы - изучение роли меристемспецифичного гена WOX5 при развитии клубенька. В работе были поставлены следующие задачи:

1. Изучение экспрессии гена WOX5 при развитии клубенька

1.1. Идентификация гена WOX5 у гороха

1.2. Анализ экспрессии гена WOX5 при клубенькообразовании у растений дикого типа

1.3. Локальный анализ экспрессии гена WOX5 с использованием генетических конструкций

1.4. Изучение клубенькообразования у растений с искусственно подавленной экспрессией гена WOX5 путем РНК-интерференции (WOX5-RNAi)

2. Изучение взаимодействия WOX5 и комплекса CLAVATA при развитии клубенька

2.1. Изучение экспрессии WOX5 при развитии клубеньков у суперклубенькообразующих мутантов 2.1.1. Количественный анализ экспрессии гена WOX5 у суперклубенькообразующих мутантов гороха

2.1.2. Сравнительный анализ локализации экспрессии гена WOX5 у люцерны дикого типа и суперклубенькообразующего мутанта sunn-З с нарушением системы CLAVATA

2.2. Анализ влияния CLE-пептидов на клубенькообразование и экспрессию гена WOX5 у растений дикого типа и суперклубенькообразующих мутантов

2.2.1. Определение последовательности гена, кодирующего специфичный для клубеньков CLE-пептид, у гороха

2.2.2. Анализ влияния сверхэкспрессии CLE-пептидов на клубенькообразование и экспрессию гена WOX5 у гороха дикого типа и суперклубенькообразующих мутантов sym28, sym29 и nod3 t

2.2.3. Анализ влияния сверхэкспрессии CLE-пептида на клубенькообразование и экспрессию гена WOX5 у суперклубенькообразующего мутанта люцерны sunn-3.

Научная новизна диссертационной работы

В ходе выполнения данной работы был идентифицирован ген WOX5 у гороха и впервые показано участие гена WOX5 в клубенькообразовании и изучена локализация гена WOX5 на различных этапах развития1 клубенька у бобовых растений. Изучена взаимосвязь между геном WOX5 и компонентами системы CLAVATA (CLV1-подобный рецептор, CLE-пептид) и показана общность механизмов регуляции генов' WOX при формировании меристем de novo (клубенькообразование) и в апикальных меристемах растений. Практическая ценность

Результаты данной работы могут быть использованы в материалах курсов лекций «Симбиогенетика», «Генетика развития растений», читаемых на кафедре генетики и селекции СПбГУ. Полученные в работе генетические конструкции для трансформации растений могут быть использованы на практике широким кругом исследователей при работе с трансгенными растениями.

Апробация работы

По результатам работы были сделаны сообщения на конференциях: 9-ый европейский конгресс по азотфиксации Женева, Швейцария, 6-10 сентября 2010 г., V Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, 21-28 июня 2009 г., Москва, школа-конференция для аспирантов AB-RMS («Агробиотехнология в корневых-микробных системах») в рамках программы NOVA University Network в 2007 г. (Санкт-Петербург, Россия) и 2008 г. (Тюне, Дания), 8-ой европейский конгресс по азотфиксации Гент, Бельгия, 30 августа- 3 сентября 2008 г., конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века», Петрозаводск, 23-26 сентября 2008 г., на конференции Научно-образовательных центров Pan-REC 2008 г, 20-21 октября, Нижний Новгород, XV Конгресс Федерации Европейского сообщества по биологии растений (FESPB), 17-21 июля 2006, Лион, Франция, 10-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых "Биология - Наука XXI века". 17-21 апреля 2006 г., Москва.

Объем и структура диссертации

Заключение диссертации по теме «Генетика», Осипова, Мария Александровна

121 Выводы

На основании полученных результатов сформулированы следующие выводы:

1. Впервые выявлен ген WOX5 у гороха Pisum sativum L. Показано, что ген PsWOX5 вовлечен в контроль развития клубенька бобовых растений, что установлено на основании анализа динамики его экспрессии при клубенькообразовании и экспериментов по РНК-интерференции.

2. Экспрессия гена WOX5 регулируется CLV-подобной системой при клубенькообразовании как системно (регулируется число сайтов в тканях корня, в которых активируется экспрессия гена WOX5), так и локально (в переделах отдельного развивающегося клубенька).

3. Формирование клубеньков у гороха P. sativum регулируется с участием CLE-пептида, при этом для проявления ингибирующего действия CLE-пептида на клубенькообразование необходимы как побеговая система авторегуляции, компоненты которой кодируются генами PsSYM29 (CLV1-подобный рецептор) и PsSYM28, так и корневая система авторегуляции, компонентом которой является продукт гена PsNOD3.

4. Анализ действия CLE-пептида у близкородственного вида Medicago truncatula показал, что экспрессия гена WOX5 при клубенькообразовании также регулируется с участием двух систем авторегуляции - побеговой, компонентом которой является CLV1 -подобный рецептор, кодируемый геном М. truncatula SUNN, и корневой.

5. Выявленные особенности регуляции экспрессии гена WOX5 при клубенькообразовании указывают на существование общих механизмов контроля пролиферации и дифференцировки клеток с участием генов WOX в апикальных меристемах и при развитии специализированного органа -клубенька бобовых растений.

Заключение

На основании полученных данных мы предлагаем следующую схему участия гена- ЖОХ5 в развитии клубеньков у бобовых растений (рис. 43). Выделяемые ризобиями 1Чос1-факторы активируют накопление в тканях растений флавоноидов, действующих как ингибиторы полярного транспорта ауксина. В результате этого происходит локальное изменение концентрации ауксина в инокулированных участках корня. Мы полагаем, что именно увеличение концентрации ауксина на ранних этапах развития симбиоза может приводить к активации экспрессии гена ЖОХ5. Мы полагаем, что ген 1¥ОХ5 играет особую роль на ранних этапах клубенькообразования, стимулируя пролиферацию клеток при формировании примордиев. На более -позднем этапе развития клубенька происходит подавление экспрессии \VOX5 за счет механизмов авторегуляции с участием СЬАУАТА-подобной системы, функционирующей в побеге. Кроме того, помимо побеговой СЬАУАТА-подобной системы, в подавление регуляцию экспрессии ЖОХ5 вовлечена корневая система авторегуляции (одним из компонентов которой, как мы полагаем, является продукт гена РбЫОВЗ): В зрелом клубеньке 1¥ОХ5 экспрессируется в ограниченной группе клеток - в окончаниях проводящих пучков. Можно предположить, что такая область экспрессии РГОХ5 в сформировавшемся клубеньке соответствует некоему «организующему центру» меристемы, необходимому для поддержания активности меристемы, по аналогии с организующими центрами апикальных меристем, в которых экспрессируются гены ЖОХ. передача активация экспрессии генов Цитокининовый ответ цитокинин пролиферация клеток локальное увеличение с концентрации ауксина

•\ЛГОХ5

I] О о\ со 2

I Оразвитие клубенька

Рисунок 43. Предполагаемое участие гена }УОХ5 в контроле развития клубенька

Выявленные особенности регуляции экспрессии ЖОХ5 при клубенькообразовании указывают на существование общих механизмов контроля пролиферации и дифференцировки клеток с участием генов УУОХ в апикальных меристемах и при развитии специализированного органа -клубенька бобовых растений. Экспрессия гена №ОХ5 при клубенькообразовании также регулируется СЬАУАТА-подобной системой и СЬЕ-пептидом, аналогично его гомологу - гену ^РШ", работающему в побеге. Однако особенность регуляции экспрессии гена ¡¥ОХ5 при клубенькообразовании заключается в том, что она осуществляется как системно, так и локально с участием двух систем: побеговой (СЬУ-подобная система, функционирующая в побеге) и корневой системы авторегуляции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Осипова, Мария Александровна, 2010 год

1. Ariel FD, Manavella PA, Dezar CA et al. The true story of the HD-Zip family // Trends Plant Sci. 2007. - V. 12. -N. 9. - P.419-26.

2. Ben А. В., Shaw S.L., Oldroyd G.E.D, et al. The NFP locus of Medicago trancatula controls an early step of Nod factor signal transduction upstream of a rapid calcium flux and root hair deformation // Plant J 2003 - V. 34.*- P.l-12.

3. Bowman J., Yuval E. Formation and maintenance of the shoot apical meristem // Trends in Plant Science.- 2000.- V. 5.- N. 3.- P. 110-115.

4. Brewin N.J. Development of the legume root nodule // Annu. Rev. Cell Biol. 1991.-V. 7.- P. 1-226.

5. Brand U., Fletcher J.C., Hobe M., Meyerowitz E.M., Simon R. Dependence of stem, cell fate in Arabidopsis on a feedback loop regulated by CLV3 activity // Science. 2000. - V. 289. -P. 617-9

6. Bright L.J., Liang Y., Mitchell D.M. et al. Thq LATD gene of Medicago truncatula. is required for both nodule and root development // Mol. Plant-Microbe Interact 2005. - V.18. -P. 521-532.

7. Caetano-Anolles G, Gresshoff PM. Alfalfa controls nodulation during the onset of Rhizobium-induced cortical cell division // Plant Physiol. -1991. -V. 95. -N. 2. -P. 366-73.

8. Chabaud M., Boisson-Dernier A., Zhang J. et al. Agrobacterium rhizogenes-mediated root transformation // The Medicago truncatula handbook. Mathesius U, Journet EP, Sumner LW (eds). 2006. ISBN 0-9754303-1-9. http://www.noble.org/MedicagoHandbook/

9. Chen S.-K., Kurdyukov S., Kereszt A. et al. The association of homeobox gene expression with stem cell formation and morphogenesis in culturedMedicago truncatula II Planta. 2009! - V. 230. - N. 4. - P. 827-840.

10. Cheng ZJ, Zhu SS, Gao XQ, et al. Cytokinin and auxin regulates WUS induction and inflorescence regeneration in vitro in Arabidopsis // Plant Cell Rep. -2010:-V. 29 N. 8: - P. 927-33.

11. Clark S.E., Williams R.W., Meyerowitz E.M. The CLA VATA1 gene encodes a putative receptor kinase that controls, shoot and floral meristem size in Arabidopsis II Cell. -1997. V. 16. -N. 89. -1. 4. -P. 575-85.

12. Clark S.E. Cell signaling at the shoot meristem // Nature Reviews. Molecular Cell Biology.- 2001.- V.2.- P. 276-284.

13. Dievart A, Clark SE. LRR-containing receptors regulating plant development and defense // Development. 2004. -V. 131. -N. 2. -P. 251-61.

14. DiDonato RJ, Arbuckle E, Buker S, Sheets J, Tobar J, Totong R, GrisafI P, Fink GR, Celenza JL. Arabidopsis ALF4 encodes a nuclear-localized protein required for lateral root formation // Plant Cell. -2010. -V. 22. -N. 8. -P. 2618-29.

15. Ding Z, Friml J. Auxin regulates distal stem cell differentiation in Arabidopsis roots // Proc Natl Acad Sci USA. -2010. V.107. - N.26. - P. 12046-51.

16. Due G., Messager A. Mutagenesis of pea (Pisum sativum L.) and the isolation of mutants for nodulation and nitrogen fixation // Plant Sci. 1989. -V. 60.-P. 207-13.

17. Ehrhardt D.W., Atkinson E.M., Long S.R. Depolarization of alfalfa root hair membrane potential by Rhizobium meliloti Nod factors // Science. 1992. V. 256. P. 998-1000.

18. Ehrhardt D.W., Wais R., Long S. R. Calcium spiking in plant root hairs responding to Rhizobium nodulation signals // Cell. —1996. -V. 85. P. 673-681.

19. Felle H.H., Kondorosi E., Kondorosi A. et al. Nod factors, modulate the concentration of cytosolic free calcium differently in growing and non-growing root hairs of Medicago sativa L. // Planta. 1999. - V. 209. - P. 207-212.

20. Ferguson B.J. and Reid J.B. Cochleata: Getting to the root of legume nodules // Plant and Cell Physiology. -2005. -V. 46. -N. 9. -P. 1583-1589.

21. Ferguson BJ, Indrasumunar A, Hayashi S, Lin MH, Lin YH, Reid DE, Gresshoff PM. Molecular analysis of legume nodule development and autoregulation // J Integr Plant Biol. 2010. -V. 52. - N. 1. -P. 61-76.

22. Ferraioli S., Tata R., Rogato A. et al. Development of ectopic roots from abortive nodule primordia // Mol Plant Microbe Interact. -2004. -V. 10. -P. 104350.

23. Frank M'., Schmulling T. Cytokinin cycles cells // Trends in Plant Science-1999.- V.4.-N.7.-P.243-244.

24. Gage DJ. Infection and invasion of roots by symbiotic, nitrogen-fixing rhizobia during nodulation of temperate legumes // Microbiol Mol Biol Rev-2004—V. 68. -P. 280-300.

25. Gonzalez-Rizzo S, Crespi M, Frugier F. The Medicago truncatula CRE1 cytokinin receptor regulates lateral root development and early symbiotic interaction with Sinorhizobium meliloti II Plant Cell. 2006. -V. 18. - N. 10. -P. 2680-93.

26. Gonzali S., Novi G., Loreti E. et al. A turanose-insensitive mutant suggests a role for WOX5 in auxin homeostasis in Arabidopsis thaliana II Plant J. -2005. -V. 44.-P. 633-645.

27. Grunewald W., Van Noorden G., Van Isterdael G. et al. Manipulation of Auxin transport in plant roots during Rhizobium symbiosis and nematode parasitism// The Plant Cell. -2009. -V. 21. -P. 2553-2562.

28. Guilfoyle T. Plant biology: Sticking with auxin // Nature. -2007. V. 446. -P. 621-622

29. Haecker A., Gross-Hardt R., Geiges B., Sarkar A., Breuninger H., Herrmann M., Laux T. Expression dynamics of WOX genes mark cell fate decisions during early embryonic patterning in Arabidopsis thaliana // Development- 2004.-V. 131.-P. 657-668.

30. Hagen G, Guilfoyle T. Auxin-responsive gene expression: genes, promoters and regulatory factors // Plant Mol Biol. 2002. -V. 49. -N. 3-4. -P. 373-85.

31. Harris J.M., Wais R., Long S.R. Rhizobium-induced calcium spiking in Lotus japonicus // Mol. Plant Microbe Interact. 2003. -V. 16. - P. 335-341.

32. Hartig K, Beck E. Crosstalk between auxin, cytokinins, and sugars in the plant cell cycle // Plant Biol (Stuttg). 2006. -V. 8. - N.3. -P. 389-96.

33. Higuchi M, Pischke MS, Mahonen AP, Miyawaki K, Hashimoto Y, Seki M, Kobayashi M, Shinozaki K, Kato T, Tabata S, Helariutta Y, Sussman MR,

34. Kakimoto T. In planta functions of the Arabidopsis cytokinin receptor family. // Proc Natl Acad Sci USA.- 2004. -V. 8. -N. 101. -1. 23. -P. 8821-6.

35. Hirakawa Y, Kondo Y, Fukuda H. TDIF peptide signaling regulates vascular stem cell proliferation via the WOX4 homeobox gene in Arabidopsis // Plant Cell. -2010. —V. 22.-N. 8.-P. 2618-29.

36. Hirsch A. M., Bhuvaneswari T. V., Torrey J. G. et al. Early nodulin genes are induced in alfalfa root outgrowths elicited by auxin transport inhibitors // Proc Natl Acad Sci USA. -1989. -V. 86. -N. 4. -P. 1244-1248.

37. Hirsch S, Kim J, Munoz A, Heckmann AB, Downie JA, Oldroyd GE. GRAS proteins form a DNA, binding complex to induce gene expression during nodulation signaling in Medicago truncatula // Plant Cell. -2009. -V. 21. N. 2. -P. 545-57.

38. Holmes D.S. and Quigley M. A rapid boiling method for the preparation of bacterial plasmids // Anal Biochem.-1981.-V. 114,- P.193-197.

39. Horvath B., Heidstra R:, Lados M. et al. Lipooligosaccharides of Rhizobium induce infection related early nodulin gene expression- in pea root hairs // The Plant Journal. -1993. V. 4. -P. 727-733.

40. Huo X, Schnabel E, Hughes K, Frugoli J: RNAi phenotypes and the localization of a protein::GUS fusion imply a role for Medicago truncatula PIN genes in nodulation // J Plant-Growth Regul. -2006. -V. 25. -N. 2. -P. 156-165.

41. Hutchison C. E. and Kieber J. J. Cytokinin signaling in Arabidopsis II The Plant Cell. -2002.-V. 14. -P. 47-59.

42. Imin N., Nizamidin M., Wu T. et al. Factors involved in root.formation in Medicago truncatula II J Experimental Botany. 2007. -V. 58. -P. 439-451.

43. Ito Y, Nakanomyo I, Motose H, Iwamoto K, Sawa S, Dohmae N, Fukuda H Dodeca-CLE peptides as suPressors of plant stem cell differentiation // Science. -2006. -V. 313, -P. 842-845

44. Inoue H, Nojima H, Okayama H. High efficiency transformation of Escherichia coli with plasmids // Gene. -1990. -V. 96(1). -P. 23-8.

45. Jager S. Maughan S., Dewitte W., Scofield S., Murray J.A. The developmental context of cell-cycle control in plants // Seminars in Cell and developmental Biology.-2005.-V.16.- P.3 85-396

46. Jakoby M. Cell cycle and differentiation // Current Opinion in Plant Biology-2004-V.7.-1. 6.-Pi 661-669.

47. Jensen H. L. Nitrogen fixation in leguminous plants. // Proc. Int. Soc. NSW. 1942. -N. -66. -P. 68-108.

48. Jeong S, Trotochaud AE, Clark SE. The Arabidopsis CLAVATA2 gene encodes a receptor-like protein required1 for the stability of the CLAVATA1 receptor-like kinase // Plant Cell. -1999. -V. 11. -N. 10. -P. 1925-34.

49. Kamiya N., Nagasaki H., Morikami A. et al. Isolation and characterization of a rice WUSCHEL-type homeobox gene that is specifically expressed in the central cells of a quiescent center in the root apical meristem // Plant J. -2003. V. 35. -PJ 429-441.

50. Kurakawa T, Ueda N, Maekawa M, Kobayashi K, Kojima M, Nagato Y, Sakakibara H, Kyozuka J. Direct control of shoot meristem activity by a cytokinin-activating enzyme // Nature. 2007. -V. 445. -N. 7128. - P. 652-5.

51. Laplaze L., Benkova E., Casimiro I. et al. Cytokinins act directly on lateral root founder cells to inhibit root initiation // Plant Cell. -2007. -V. 19. -P. 38893900.

52. Lee S.Y., Rasheed S. A simple procedure for maximum yield of high-quality plasmid DNA // Biotechniques. -1990. -V. 9. N. 6. -P. 676-679.

53. Leibfried A, To J.P., Busch W., Stehling S., Kehle A., Demar M., Kieber J.J., Lohmann J.U. WUSCHEL controls meristem function by direct regulation of cytokinin-inducible response regulators // Nature 2005 - V — 438 - P. 11721175.

54. Lenhard, M. and Laux, T. Stem cell homeostasis in the Arabidopsis shoot meristem is regulated by intercellular movement of CLAVATA3 and its sequestration by CLAVATA1 // Development. -2003. V. 130. - P. 3163-3173.66.

55. Lewis E.B. A gene complex controlling segmentation in Drosophila // Nature.-l978.-V. 276(5688). P. 565-70.

56. Limpens E., Franken C., Smit P. et al. LysM domain receptor kinases regulating rhizobial Nod factor-induced infection // Science. -2003. -V. 302. P. 630-633.

57. Limpens E., Ramos J., Franken C. et al: RNA interference in Agrobacterium rhizogenes-transformed roots of Arabidopsis and Medicago truncatula II Journal of Experimental Botany. -2004. V. 55. - N. 399. - P. 983-992.

58. Lohar D.P., Sharopova N., Endre G. et al. Transcript analysis, of early nodulation events in Medicago truncatula II Plant Physiol. — 2006. —V. 140. -P. 221-234.

59. Lu SW, Chen S, Wang J, Yu H, Chronis D, Mitchum MG, Wang X. Structural and functional diversity of CLAVATA3/ESR (CLE)-like genes from the potato cyst nematode Globodera rostochiensis // Mol Plant Microbe Interact. -2009.- V. 22. -N. 9. -P. 1128-42

60. Malamy JE, Benfey PN.Organization and cell differentiation in lateral roots of Arabidopsis thaliana // Development. -1997. -V. 124. -N. 1. -P. 33-44.

61. Marcel M, Murray J.A.H. Cell cycle controls and the development of plant form II Curr Opin Plant Biol. 2001 .-V. 4. - P.-44-9.

62. Mathesius U., Schlaman H.R.M., Spaink H.P. et al. Auxin transport inhibition precedes root nodule formation in white clover roots and is regulated by flavonoids and derivatives of chitin oligosaccharides // Plant J. 1998. -V. 14. -P. 23-34.

63. Mathesius U., Weinman J.J., Rolfe B.J. et al. Rhizobia can induce nodules in white clover by "hijacking" mature cortical cells activated during lateral root development II Mol. Plant-Microbe Interact. 2000. -V. 13. -P. 170-182.

64. Mayer K., Schoof H., Haecker A., Lenhard M., Jurgens G., Laux T. Role of WUSCHEL in regulating stem cell fate in the Arabidopsis shoot meristem // Cell— 1998.-V.95.- P.805-815.

65. Meng L, Feldman LJ. CLE14/CLE20 peptides may interact with CLAVATA2/CORYNE receptor-like kinases to irreversibly inhibit cell division in the root meristem of Arabidopsis II Planta. -2010. -V. 232. -N. 5. -P. 1061-74.

66. Miller C. O., Skoog F., Okumura F. S., Von Saltza M. H., Strong F. M. Isolation, structure and synthesis of kinetin, a substance promoting cell division // J. Am. Chem. Soc. -1956. -V. 78. -N. 7.-P 1375-1380.

67. Miyawaki K, Matsumoto-Kitano M, Kakimoto T. Expression of cytokinin biosynthetic isopentenyltransferase genes in Arabidopsis: tissue specificity and regulation by auxin, cytokinin, and nitrate // Plant J. 2004. -V. 37. - N. 1. -P. 128-38.

68. Mortier V., Den Herder G., Whitford R., Van de Velde W., Rombauts S., D'Haeseleer K., Holsters M., Goormachtig S. CLE peptides control Medicago truncatula nodulation locally and systemically // Plant Physiology. 2010. -V. 153—P. 222-237.

69. Muller R. Dynamic and compensatory responses of Arabidopsis shoot and floral meristems to CLV3 signaling // Plant Cell.- 2006 .-V. 18(5).- P. 1188-98.

70. Muller R, Bleckmann A, Simon R. The receptor kinase CORYNE of Arabidopsis transmits the stem cell-limiting signal CLAVATA3 independently of CLAVATA1 // Plant Cell. -2008. -V. 20. -N. 4. -P. 934-46.

71. Muller B, Sheen J. Advances in cytokinin signaling // Science. -2007. -N. 318.-V. 5847.-P. 68-9.

72. Murashige T., Skoog F. Revised medium for rapid bioassays with tobacco tissue cultures // Physiology of Plant.- 1962.- V.15 P.-473-479.

73. Murray J. D., Karas B. J., Sato S., Tabata S., Amyot L., Szczyglowski K. A cytokinin perception mutant colonized by Rhizobium in the absence of nodule organogenesis // Science. -2007. -V. 315. -N. 5808. -P.101-104.

74. Murray, M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight DNA // Nucleic Acids Res.-1980.-V.8.- P. 4321-4325.

75. Novak K. Early action of pea symbiotic gene NOD3 is confirmed by adventitious root phenotype //Plant Science. 2010. - V. 179. - P. 472-478.

76. Oelkers K., Goffard N., Weiller G.F., Gresshoff P.M., Mathesius U., Frickey T. Bioinformatic analysis of the CLE signaling peptide family // BMC Plant Biol. -2008. — V. 8:1.

77. Ogawa M., Shinohara H., Sakagami Y., Matsubayashi Y. Arabidopsis CLV3 peptide directly binds CLV1 ectodomain // Science. 2008. - V. 18. - N. 319.-I. 5861.-P. 294.

78. Ohyama K., Shinohara H., Ogawa-Ohnishi M., Matsubayashi Y. A glycopeptide regulating stem cell fate in Arabidopsis thaliana ll Nat Chem Biol. -2009. -N. 5. -V. 8. -P. 578-80.

79. Oka-Kira E, Kawaguchi M. Long-distance signaling to control root nodule number // Curr Opin Plant Biol. -2006. -V. 9. -N.5. -P: 496-502.

80. Okamoto S., Ohnishi E., Sato S. Takahashi H, Nakazono M, Tabatai S, Kawaguchi M. Nod factor/nitrate-induced CLE genes that drive HAR1-mediated systemic regulation of nodulation // Plant and cell physiology-2009. V. 50. —N. 1'. - P. 67-77.

81. Oldroyd G. E.D. and Downie A. J. Coordinating nodule morphogenesis with Rhizobial infection in legumes // Annu. Rev. Plant Biol: 2008. - V. 59. - P. 519546.

82. Peret B:, Larrieu A., Bennett M. J. Lateral root emergence: a difficult birth // J Exp Bot. -2009. -V. 60. -N.13. -P. 3637-43.

83. Peret B, De Rybel B, Casimiro I, Benkova E, Swarup R, Laplaze L, Beeckman T, Bennett MJ. Arabidopsis lateral root development: an emerging story // Trends Plant Sci. -2009. -V. 14. -P. 399-408.

84. Postma, J. G., Jacobsen, E., and Feenstra. Three pea mutants with an altered nodulation studied by genetic analysis and grafting // J. Plant Physiol. 1988. - V. 132.-P. 424-430.

85. Radutoiu S, Madsen LH, Madsen EB, Felle HH, Umehara Y, Granlund M, Sato S, Nakamura Y, Tabata S, Sandal N, Stougaard J. Plant recognition of symbiotic bacteria requires two LysM receptor-like kinases // Nature. 2003. - V. 425.-P. 569-570.

86. Riano-Pachon D.M., Ruzicic S., Dreyer I. et al. PlnTFDB: An integrative plant transcription factor database // BMC Bioinformatics. 2007. - V. 8. - P. 42.

87. Riely BK, Lougnon G, Ane JM, Cook DR. The symbiotic ion channel homolog DMI1 is localized in the nuclear membrane of Medicago truncatula roots // Plant J. -2007. V.49. -N. 2. -P. 208-16.

88. Riou-Khamlichi C., Huntley R., Jacqmard A., Murray J.A. Cytokinin activation of Arabidopsis cell division through D-type cyclin // Science-1999 V. 283.-P. 1541-1544.

89. Sablowski R. Plant and animal stem cells: conceptually similar, molecularly distinct?//Trends Cell Biol.-2004.-V. 14.-I. 11.-P. 605-611.

90. Safronova V.I., Novikova N.I. . Comparison of two methods for root nodule bacteria preservation: lyophilization and liquid nitrogen freezing // J Microbiol Methods. 1996. -N. 24. -P. 231-237.

91. Sagan M., Due G. Sym28 and Sym29, two new genes involved in regulation of nodulation in pea (Pisum sativum L.) // Symbiosis. -1996.-V. 20. P. 229-245.

92. Sanger F., Coulson A.R. A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase // J.Mol.Biol- 1975 V.94 - P. 441448.

93. Sarkar AK, Luijten M, Miyashima S, Lenhard M, Hashimoto T, Nakajima. K, Scheres B, Heidstra R, Laux T. Conserved factors regulate signalling in Arabidopsis thaliana shoot and root stem cell organizers // Nature. 2007. — V. 446.-P. 811-814.

94. Scheres B., Benfey P., Dolan L. Root Development. The Arabidopsis Book. American Society of Plant Biologists Press. 2002. P. 1-19.

95. Scheres B. Stem-cell niches: nursery rhymes across kingdoms // Nat Rev Mol Cell Biol. 2007. -V. 8. - N. 5. -P. 345-54.

96. Schoof H., Lenhard M., Haecker A., Mayer K.F., Jurgens G., Laux T. The stem cell population of Arabidopsis shoot meristems in maintained by a regulatory loop between the CLAVATA and WUSCHEL genes // Cell. 2000.'- V. 100.- N-6.-P. 635-44.

97. Searle I.R., Men A.E., Laniya T.S. et al. Long-distance signaling in nodulation directed by a CLAVATA 1-like receptor kinase // Science. 2003. - V. 299.-N. 5603.-P. 109-12.

98. Sharma V.K., Ramirez J:, Fletcher J.C. The Arabidopsis CLV3-like (CLE) genesi are expressed in diverse tissues and encode secreted proteins // Plant. Molecular Biology.- 2003.- V.51.- P. 415-425:

99. Shimizu R, Ji J, Kelsey E, Ohtsu K. et al. Tissue specificity and evolution of meristematic WOX3 function // Plant Physiol. 2009. - V. 149(2).-P. 841-50.

100. Stahl Y, Simon R. Is the Arabidopsis root niche protected by sequestration of the CLE40 signal by its putative receptor ACR4? // Plant Signal Behav. -2009. -V. 4. N. 7.-P. 634-635.

101. Takei K., Sakakibara H., Sugiyama T. Identification of, genes encoding adenylate isopentenyltransferase, a cytokinin biosynthesis enzymcj invlra^/i/o/?^/^ tHaliana II The Journal of Biological Chemestry.- 2001.- V.276. -N.-28.- P. 26405-26410:;

102. Tirichine L., Sandal N., Madsen L.H. et al. A gain-of-function mutation in a cytokinin receptor triggers spontaneous root nodule organogenesis // Science. — 2007. -V. 315.-N. — 5808 —P. 104-7.

103. Tsyganov V.E., Voroshilova V.A., Priefer U.B., et,al. Genetic dissection of the initiation of the infection process and nodule tissue development in the Rhizobium~pea (Pisum sativum,L.) symbiosis // Annals of Botany. -2002. -V. 89. -P. 357-366.

104. Turgeon B. G. and Bauer W. D. Infrastructure of infection-thread development during the infection of soybean by Rhizobium japonicum II Planta. — 1985.-V. 163. -N. 3. P. 328-349i

105. Veit B. Determination of cell fate in apical meristems // Current Opinion in Plant Biology.- 2004-V.7.- P. 57-64.

106. Wall L.G. The Actinorhizal Symbiosis // J Plant Growth Regul. 2000. - V. 19.-N. 2.-P. 167-182.

107. Wan X. Analyses of nodule meristem persistence and ENOD40 functioning in Medicago truncatula nodule formation. Thesis Wageningen University, The Netherlands. 2007

108. Wang H. et al. ICK1, a cyclin-dependent protein kinase inhibitor from Arabidopsis thaliana interacts with both Cdc2a and CycD3, and its expression is induced by abscisic acid // Plant J.- 1998.- V. 15,- P.501-510.

109. Wang G, Fiers M. CLE peptide signaling during plant development // Protoplasma. 2010. - V.240. -N.l-4. - P. 33-43.

110. Woodward AW, Bartel B. Auxin: regulation, action, and interaction // Ann Bot. 2005. - V.95. -N.5. - P. 707-35.

111. Wu X., Dabi T., Weigel D. Requirement of homeobox gene STIMPY/WOX9 for Arabidopsis meristem growth and maintenance // Current Biology 2005.-V. 15.- P. 436-440.

112. Zhu H., Choi H.-K., Cook D. R., Shoemaker R.C. Bridging model and crop legumes through comparative genomics // Plant Physiology. -2005. -V. 137. P. 1189-1196.1. Благодарности

113. Искренняя благодарность коллегам из лаборатории растительно-микробных взаимодействий университета г. Гента, в особенности ее руководителю Софи Гурмахтиг, за помощь и поддержку при выполнении работы и освоении новых методов в ходе научной стажировки.