Резуховидка Таля

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

Резуховидка Таля
Научная классификация
Домен:
Эукариоты
Царство:
Растения
Подцарство:
Зелёные растения
Отдел:
Цветковые
Класс:
Двудольные[1]
Порядок:
Капустоцветные
Семейство:
Капустные
Триба:
Camelineae
Род:
Резуховидка
Вид:
Резуховидка Таля
Международное научное название
Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., 1842
Синонимы
список синонимов
Ареал

  естественный ареал

  регионы натурализации

  не встречается

Систематика
в Викивидах
Изображения
на Викискладе
ITIS  23041
NCBI  3702
EOL  583954
GRIN  t:3769
IPNI  277970-1
TPL  kew-2645262

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

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

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)[3]. Однако лишь в 1943 году Фридрих Лайбах (описавший кариотип растения в 1907 году) предложил использовать арабидопсис в качестве модельного организма[4]. Его студентка Эрна Рейнхольц в 1945 году опубликовала результаты своих исследований, описав 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. Сообщество исследования арабидопсиса Arabidopsis Information Service (AIS) было создано в 1964 году. 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[5][6]. Считается, что арабидопсис сыграл для генетики растений такую же роль, как домовая мышь и дрозофила фруктовая для генетики животных.

Широко используется для исследований в космосе. В частности, выращивалась на советской станции «Салют-7» в 1982 году[7]. НАСА планировало выращивать арабидопсис на Луне в 2015 году[8], а авторы проекта Mars One — на Марсе в 2018-м[9].

3 января 2019 года семена резуховидки Таля были отправлены в герметичном контейнере на обратную сторону Луны в китайском аппарате «Чанъэ-4». Исследователи планировали проверить, возможно ли создать в космическом аппарате замкнутую экосистему, в которой личинки шелкопряда будут вырабатывать углекислый газ, а растения (картофель и резуховидка Таля) — преобразовывать его в кислород с помощью фотосинтеза.[10] Эксперимент не удался, все организмы погибли в первую лунную ночь, наступившую после посадки аппарата.

Малый размер генома (около 157 млн пар нуклеотидов) делает Arabidopsis thaliana удобным объектом для картирования генов и секвенирования[11]. Геном арабидопсиса в 2000 году стал первым секвенированным геномом растения[12].

Наиболее полная версия генома Arabidopsis thaliana поддерживается The Arabidopsis Information Resource (TAIR)[13]. Много работ было проведено для определения функций около 27 000 генов и 35 000 белков, которые закодированы в геноме[14].

Для доставки ДНК в растение используют Rhizobium radiobacter. Распространённый протокол, называемый floral-dip (в переводе с англ. — «цветочное окунание»), предполагает обмакивание цветков в раствор, содержащий Agrobacterium, ДНК и детергент[15].

Модель формирования цветка
Основная статья: ABC-модель развития 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 ABC-модели развития цветка[16]. В соответствии с данной моделью, гены, отвечающие за формирование цветка, делят на три группы: гены класса A (чашелистики и лепестки), гены класса B (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[17].
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[18]

См. также
Гены Arabidopsis thaliana

Примечания
  1. Об условности указания класса двудольных в качестве вышестоящего таксона для описываемой в данной статье группы растений см. раздел «Системы APG» статьи «Двудольные».
  2. Meinke D. W. et al. Arabidopsis thaliana: A Model Plant for Genome Analysis (англ.) // Science : journal. — 1998. — Vol. 282, no. 5389. — P. 662—682. — doi:10.1126/science.282.5389.662.
  3. M.F. Yanofsky, H. Ma, J.L. Bowman, G.N. Drews, K.A. Feldmann & E.M. Meyerowitz. The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene agamous resembles transcription factors (англ.) // Nature : journal. — 1990. — Vol. 346. — P. 35—39. — doi:10.1038/346035a0. — PMID 1973265.
  4. Meyerowitz E. M. Prehistory and History of Arabidopsis Research (неопр.) // Plant Physiology. — 2001. — Т. 125. — С. 15—19. — doi:10.1038/346035a0. — PMID 11154286.
  5. Rensink W.A., Buell C.R. Arabidopsis to rice. Applying knowledge from a weed to enhance our understanding of a crop species (англ.) // Plant Physiol. : journal. — 2004. — Vol. 135, no. 2. — P. 622—629. — doi:10.1104/pp.104.040170. — PMID 15208410.
  6. Coelho S.M., Peters A.F., Charrier B., et al. Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms (англ.) // Gene : journal. — Elsevier, 2007. — Vol. 406, no. 1—2. — P. 152—170. — doi:10.1016/j.gene.2007.07.025. — PMID 17870254.
  7. Длительная экспедиция на «Салюте-7» // Наука и человечество, 1984 : Международный ежегодник. — М.: Знание, 1984. — С. 320—330.
  8. LPX First flight of Lunar plant growth experiment
  9. Tiny Greenhouse Could Fly Plants to Mars in 2018. space.com (6 января 2015).
  10. Китайский аппарат «Чанъэ-4» первым сел на обратной стороне Луны. Газета.Ru. Дата обращения: 3 января 2019.
  11. Bennett, M. D., Leitch, I. J., Price, H. J., & Johnston, J. S. 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 (англ.) // Annals of Botany : journal. — 2003. — Vol. 91. — P. 547—557. — doi:10.1093/aob/mcg057. — PMID 12646499.
  12. The Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana (англ.) // Nature : journal. — 2000. — Vol. 408. — P. 796—815. — doi:10.1038/35048692. — PMID 11130711.
  13. TAIR — Genome Annotation.
  14. Integr8 — A. thaliana Genome Statistics. Дата обращения: 10 февраля 2009. Архивировано 8 июня 2012 года.
  15. Zhang X., Henriques R., Lin S.S., Niu Q.W., Chua N.H. Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method (англ.) // Nat Protoc : journal. — 2006. — Vol. 1, no. 2. — P. 641—646. — doi:10.1038/nprot.2006.97. — PMID 17406292.
  16. Coen, Henrico S.; Elliot M. Meyerowitz. The war of the whorls: Genetic interactions controlling flower development (англ.) // Nature : journal. — 1991. — Vol. 353. — P. 31—37. — doi:10.1038/353031a0. — PMID 1715520.
  17. Gattolin S., Sorieul M., Hunter P.R., Khonsari R.H., Frigerio L. In vivo imaging of the tonoplast intrinsic protein family in Arabidopsis roots (англ.) // BMC Plant Biol. : journal. — 2009. — Vol. 9. — P. 133. — doi:10.1186/1471-2229-9-133. — PMID 19922653.
  18. Johnston A.J., Meier P., Gheyselinck J., Wuest S.E., Federer M., Schlagenhauf E., Becker J.D., Grossniklaus U. Genetic subtraction profiling identifies genes essential for Arabidopsis reproduction and reveals interaction between the female gametophyte and the maternal sporophyte (англ.) // Genome Biol. : journal. — 2007. — Vol. 8, no. 10. — P. R204. — doi:10.1186/gb-2007-8-10-r204. — PMID 17915010.

Литература

Ссылки
  • Резуховидка Таля: информация о таксоне в проекте «Плантариум» (определителе растений и иллюстрированном атласе видов).  (Дата обращения: 13 февраля 2012)
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.