Арабидопсис
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о роде. Для модельного организма см. Arabidopsis thaliana .

Арабидопсис
Arabidopsis thaliana sl12.jpg
Тале кресс ( Arabidopsis thaliana )
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Клэйд :Трахеофиты
Клэйд :Покрытосеменные
Клэйд :Eudicots
Клэйд :Росиды
Порядок:Brassicales
Семья:Brassicaceae
Род:Arabidopsis
Heynh. в Holl & Heynh.
Типовой вид
Arabis thaliana
Л.
Разновидность

См. Текст

Синонимы

Cardaminopsis (CAMey.) Хайек

Arabidopsis ( рок-кресс ) - это род семейства Brassicaceae . Это небольшие цветковые растения, относящиеся к капусте и горчице . Этот род представляет большой интерес, поскольку он содержит кресс-салат ( Arabidopsis thaliana ), один из модельных организмов, используемых для изучения биологии растений, и первое растение, чей геном полностью секвенирован. Изменения в кресс-салате легко заметить, что делает его очень полезной моделью.

Положение дел

В настоящее время род Arabidopsis насчитывает девять видов и еще восемь признанных подвидов. Это разграничение произошло совсем недавно и основано на морфологической и молекулярной филогении О'Кейна и Аль-Шехбаза [1] [2] и других.

Их находки подтверждают, что виды, ранее включенные в Arabidopsis, сделали его полифилетическим . Самые последние шаги реклассификации два вида ранее размещенные в Cardaminopsis и Hylandra и трех видов Arabis в Arabidopsis , но не включает 50 , которые были перемещены в новые роды Берингия , Crucihimalaya , Ianhedgea , Olimarabidopsis и Pseudoarabidopsis .

Все виды Arabidopsis являются аборигенами Европы , а два вида имеют широкие ареалы, простирающиеся также в Северную Америку и Азию .

В последние два десятилетия Arabidopsis thaliana вызвала большой интерес научного сообщества как модельный организм для исследований по многочисленным аспектам биологии растений. Информационный ресурс по арабидопсису (TAIR) - это кураторский онлайн-источник информации для исследований в области генетической и молекулярной биологии Arabidopsis thaliana , а книга Arabidopsis [3] представляет собой онлайн-сборник приглашенных глав по биологии Arabidopsis thaliana . (Обратите внимание, что с 2013 года другие главы публиковаться не будут.) В Европе - ресурсный центр модельных организмов по гермоплазме , биоинформатике и молекулярной биологии Arabidopsis thaliana. Ресурсы (включая GeneChips ) - это Ноттингемский фондовый центр арабидопсиса (NASC), в то время как в Северной Америке услуги по выращиванию зародышевой плазмы предоставляются Центром биологических ресурсов арабидопсиса (ABRC), базирующимся в Университете штата Огайо . Система заказа для ABRC была включена в базу данных TAIR в июне 2001 года, в то время как NASC всегда (с 1991 года) размещал свою собственную систему заказа и браузер генома.

В 1982 году экипаж советской космической станции Салют-7 вырастил несколько сортов арабидопсиса, став первым растением, которое зацвело и произвело семена в космосе . У них была продолжительность жизни 40 дней. [4] Семена Arabidopsis thaliana были доставлены на Луну на спускаемом аппарате Chang'e 4 в 2019 году в рамках студенческого эксперимента.

Arabidopsis очень похож на род Boechera .

Список видов и подвидов

  • Arabidopsis arenicola (Richardson ex Hook.) Al-Shehbaz, Elven, DF Murray & SI Warwick-арктический каменный кресс(Гренландия,Лабрадор,Нунавут,Квебек,Онтарио,Манитоба,Саскачеван)
  • Arabidopsis arenosa (L.) Lawalrée-кресс-салат.
    • A. arenosa subsp. arenosa (Европа: уроженец Австрии, Беларуси, Боснии и Герцеговины, Болгарии, Хорватии, Чехии, северо-восточной Франции, Германии, Венгрии, северной Италии, Латвии, Литвы, Македонии, Польши, Румынии, Словакии, Словении, Швейцарии и Украины; натурализованный в Бельгии, Дании, Эстонии, Финляндии, Нидерландах, Норвегии, России и Западной Сибири и Швеции; отсутствует в Албании, Греции, Италии и Турции)
    • A. arenosa subsp. borbasii ( Восточная Бельгия, Чехия, Северо-Восточная Франция, Германия, Венгрия, Польша, Румыния, Словакия, Швейцария, Украина. Сомнительно встречается в Дании)
  • Arabidopsis cebennensis (DC)(ЮВФранция)
  • Arabidopsis croatica (Schott)(Босния,Хорватия)
  • Arabidopsis halleri (L.)
    • A. halleri subsp. halleri (Австрия, Хорватия, Чешская Республика, Германия, Северная и Центральная Италия, Польша, Румыния, Словакия, Словения, Швейцария и Южная Украина. Вероятно, завезен на севере Франции и вымер в Бельгии)
    • A. halleri subsp. ovirensis (Wulfen) (Албания, Австрия, северо-восток Италии, Румыния, Словакия, Словения, юго-запад Украины, Югославия)
    • A. halleri subsp. gemmifera (Matsumura) (Дальний Восток России, Северо-Восточный Китай, Корея, Япония и Тайвань)
  • Arabidopsis lyrata (L.) O'Kane & Al-Shehbaz-песчаный кресс-салат
    • A. lyrata subsp. lyrata (северо-восток европейской части России, Аляска, Канада (запад Онтарио в Британскую Колумбию), а также юго-восток и центральная часть Соединенных Штатов (Вермонт на юг в северную Джорджию и Миссисипи на север в Миссури и Миннесоту))
    • A. lyrata subsp. petraea (Linnaeus) O'Kane & Al-Shehbaz (Австрия, Чехия, Англия, Германия, Венгрия, Исландия, Ирландия, Северная Италия, Норвегия, Россия (Северо-запад России, Сибирь и Дальний Восток), Шотландия, Швеция, Украина, северная Америка (Аляска и Юкон). В Польше видимо вымершие)
    • A. lyrata subsp. kamchatica (Fischer ex DC) O'Kane & Al-Shehbaz (северная Аляска, Канада (Юкон, округ Маккензи, Британская Колумбия, север Саскачевана), Алеутские острова, Восточная Сибирь, Дальний Восток России, Корея, северный Китай, Япония и Тайвань)
  • Arabidopsis neglecta (Schultes) (Карпаты(Польша, Румыния, Словакия и прилегающая Украина))
  • Arabidopsis pedemontana (Boiss.)(Северо-запад Италии и, предположительно, вымерший, в соседней юго-западной Швейцарии)
  • Arabidopsis suecica (Fries) Norrlin, Meddel. (Фенноскандинавия и Балтийский регион)
  • Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. -тале-кресс(родной ареал почти от всей Европы до Центральной Азии, теперь натурализованный по всему миру)

Реклассифицированные виды

Следующие виды, ранее помещенные в Arabidopsis , в настоящее время не считаются частью этого рода.

  • A. bactriana → Dielsiocharis bactriana
  • A. brevicaulis → Crucihimalaya himalaica
  • A. bursifolia → Берингия бурсифолистная
  • A. campestris → Crucihimalaya wallichii
  • A. dentata → Murbeckiella pinnatifida
  • A. drassiana →
  • A. erysimoides → Erysimum hedgeanum
  • A. eseptata → Olimarabidopsis umbrosa
  • А. гамосепала → Neotorularia gamosepala
  • A. glauca → Thellungiella salsuginea
  • A. griffithiana → Olimarabidopsis pumila
  • A. himalaica → Круцихимальная гималайская
  • A. huetii → Murbeckiella huetii
  • A. Kneuckeri → Crucihimalaya Kneuckeri
  • А. Коршинский → Olimarabidopsis cabulica
  • A. lasiocarpa → Crucihimalaya lasiocarpa
  • A. minutiflora → Ianhedgea minutiflora
  • A. mollis → Beringia bursifolia
  • A. mollissima → Crucihimalaya mollissima
  • A. monachorum → Crucihimalaya lasiocarpa
  • A. mongolica → Crucihimalaya mongolica
  • A. multicaulis → Arabis tibetica
  • A. novae-anglicae → Neotorularia humilis
  • A. nuda → Drabopsis nuda
  • A. ovczinnikovii → Crucihimalaya mollissima
  • A. parvula → Thellungiella parvula
  • A. pinnatifida → Murbeckiella pinnatifida
  • A. pumila → Olimarabidopsis pumila
  • A. qiranica → Sisymbriopsis mollipila
  • A. richardsonii → Neotorularia humilis
  • A. russeliana → Crucihimalaya wallichii
  • A. salsugineum → Eutrema salsugineum
  • A. sarbalica → Crucihimalaya wallichii
  • A. schimperi → Robeschia schimperi
  • A. stenocarpa → Beringia bursifolia
  • A. stewartiana → Olimarabidopsis pumila
  • A. stricta → Crucihimalaya stricta
  • A. taraxacifolia → Crucihimalaya wallichii
  • A. tenuisiliqua → Arabis tenuisiliqua
  • A. tibetica → Круцихимальная гималайская
  • A. tibetica → Arabis tibetica
  • A. toxophylla → Pseudoarabidopsis toxophylla
  • A. trichocarpa → Neotorularia humilis
  • A. trichopoda → Beringia bursifolia
  • A. tschuktschorum → Beringia bursifolia
  • A. tuemurnica → Neotorularia humilis
  • A. verna → Drabopsis nuda
  • A. virgata → Beringia bursifolia
  • A. wallichii → Crucihimalaya wallichii
  • A. yadungensis →

Цитогенетика

Цитогенетический анализ показал, что число гаплоидных хромосом (n) варьируется в зависимости от вида в роде: [5]

A. thaliana имеет n = 5 [6], и секвенирование ДНК этого вида было завершено в 2001 году. A. lyrata имеет n = 8, но некоторые подвиды или популяции являются тетраплоидными. [7] Различные подвиды A. arenosa имеют n = 8, но могут быть 2n (диплоид) или 4n (тетраплоид). [8] A. suecica имеет n = 13 (5 + 8) и является амфидиплоидным видом, возникшим в результате гибридизации между A. thaliana и диплоидным A. arenosa . [9]

A. neglecta имеет n = 8, как и различные подвиды A. halleri . [8]

По состоянию на 2005 г. цитологические исследования A. cebennensis , A. croatica и A. pedemontana не проводились.

Определение кворума в Arabidopsis

В этом разделе основное внимание будет уделено функциям распознавания кворума у ​​Arabidopsis Thaliana и тому, как этот сигнал может вызвать поведенческую и физиологическую реакцию растения. Чувствительность кворума (QS) - это механизм, с помощью которого большие группы бактериальных популяций могут общаться и регулировать экспрессию генов. Arabidopsis Thaliana может воспринимать такие сигналы и отвечать на них, главной молекулой, контролирующей QS у бактерий, являются N-ацилгомосериновые лактоны (AHL). [10]Часто определение кворума у ​​бактерий будет иметь место во время вирусной инфекции растения, чтобы увеличить экспрессию гена вирулентности, а также бактерии, которые находятся в симбиотических отношениях с растением, все еще могут использовать QS для связи друг с другом. У таких растений, как Arabodopsis Thalinia, есть специализированные рецепторы на плазматической мембране, которые позволяют им слышать (AHL) сигналы; однако точный механизм восприятия неясен. В ответ на QS растения могут имитировать (AHL) сигналы с помощью галогенированного фуранона, который может блокировать (AHL) сигналы, а также имитировать их у бактерий; точный механизм все еще исследуется. [10]Кроме того, сами сигналы AHL могут вызывать ответные реакции растения, такие как усиление роста и / или усиление механизмов устойчивости, в то время как, по-видимому, также существует связь между длиной углерода (AHL) и ответом растения. [11]

Итак, как упоминалось ранее, наиболее влиятельными молекулами в восприятии кворума являются N-ацилгомосериновые лактоны (AHL). Существует много типов AHL, один из которых называется «короткоцепочечный N-гексаноил-DL-HSL» (C6-HSL). Было показано, что когда корни A. thaliana подвергаются воздействию C6-HSL, длина корня значительно увеличивается в 1,2 раза через 14 дней после инокуляции. [12]Однако некоторые другие AHL, такие как лактоны гомосерина с длинной цепью, не оказывают такого влияния на рост корней. Некоторые AHL, такие как (C6-HSL), действительно играют роль в физиологии регуляции роста корней. Фактически, воздействие этого типа АГЛ фактически приводит к замедлению роста корней. Контакт C6-HSL с корнями A. thaliana приводит к специфическим изменениям транскрипции, которые приводят к усиленному росту клеток корня. Гены, которые регулируют рост клеток за счет выработки различных уровней гормона роста, в частности ауксина, активируются этой AHL. ИУК индуцирует экспрессию генов H + -АТФаз и помогает транспортировать эти H +, накачанные насосом, к клеточной стенке. [12]Это снижает pH в клеточной стенке, поскольку протоны перекачиваются, что активирует расширяющиеся белки. Это увеличивает растяжимость клеточной стенки и, таким образом, стимулирует расширение клеточной стенки. Это происходит потому, что ослабление клеточной стенки позволяет тургорному давлению увеличивать длину клетки, что приводит к общему росту корня. Однако важно отметить, что нет значительных различий в росте листьев, когда они подвергались воздействию различных AHL, даже C6-HSL. [12] При этом другие AHL могут выполнять другие функции в восприятии кворума, такие как индуцирование транскрипционных изменений, связанных с защитой.

AHL, индуцирующие защиту, у A. thaliana проявляли различные характеристики в отличие от AHL, индуцирующих рост, у A. thaliana. При сравнении A. thaliana, обработанного C14-HSL и C12-HSL, при воздействии бактерий Pseudomonas syringae, A. thaliana, обработанная производными C14-HSL, показывала меньшее количество колониеобразующих единиц, что придавало более сильную бактериальную устойчивость A. thaliana. Это показывает, что длинноцепочечные AHL индуцируют резистентность к патогенам, а короткоцепочечные AHL - нет. [13] Однако важно отметить, что резистентность, вызванная длинноцепочечными АГЛ, была эффективна только против биотрофных и гемибиотрофных патогенов. Предполагается, что митоген-активированная протеинкиназа (MAPK) играет роль в устойчивости, трансформируя внешние стимулы во внеклеточные ответы. [13]Тем не менее, необходимы дополнительные исследования для дальнейшего предположения о точном механизме резистентности, индуцированной АГЛ.

Выдающейся молекулой QS (аутоиндуктором), как обсуждалось ранее, является AHL, который продуцируется пропорционально количеству клеток в колонии бактерий. После получения A. thaliana имеет рецепторы, которые точны для различных AHL, чтобы вызывать различные взаимодействия, которые зависят от распознавания лактонового кольца, амидной группы и длины цепи жирных кислот. [11] Защита, которая может быть вызвана через восприятие AHL его родственным рецептором, заключается в производстве этилена, салициловой кислоты и жасмоновой кислоты. Хотя механизм / путь этих ответов еще не полностью понят для A. Thaliana, реакция производства жасмоновой кислоты и салициловой кислоты вместе с этиленом позволяет сместить акцент с роста растений на защиту от бактерий. [14]Производство жасмоновой кислоты, салициловой кислоты и производство этилена работает на защиту корней и побегов от бактерий, а жасмоновая кислота - для корней и побегов, салициловая кислота - для индукции местной и системной приобретенной устойчивости к различным бактериям, а этилен модулирует иммунные реакции растений. [15] В целом, очевидно, как растения, такие как A. thaliana, способные обнаруживать передачу сигналов кворума, могут использовать это в своих интересах, увеличивая защиту от патогенных бактерий. Кроме того, способность обнаруживать различные типы QS позволяет A. thaliana увеличивать определенные факторы роста, что является преимуществом во время роста в конкурентной среде.

использованная литература

  1. ^ О'Кейн, Стив Л .; Аль-Шехбаз, Ихсан А. (1997). «Синопсис Arabidopsis (Brassicaceae)» . Новон . 7 (3): 323. DOI : 10,2307 / 3391949 . JSTOR  3391949 .
  2. ^ О'Кейн, Стив Л .; Аль-Шехбаз, Ихсан А. (2003). «Филогенетическое положение и родовые ограничения Arabidopsis (Brassicaceae) на основе последовательностей ядерной рибосомной ДНК». Летопись ботанического сада Миссури . 90 (4): 603. DOI : 10,2307 / 3298545 . JSTOR 3298545 . S2CID 85316468 .  
  3. ^ "Книга Arabidopsis" . Американское общество биологов растений . 2019-04-13 . Проверено 14 августа 2021 .
  4. ^ "Первый вид растений, чтобы зацвести в космосе" . Книга рекордов Гиннеса . Проверено 10 марта 2017 .
  5. ^ Аль-Шехбаз, Ихсан А .; О'Кейн-младший, Стив Л. (2002). «Таксономия и филогения Arabidopsis (Brassicaceae)». Книга об арабидопсисе. Том 1 . Книга об арабидопсисе . 1 . Американское общество биологов растений. стр. e0001. DOI : 10,1199 / tab.0001 . PMC 3243115 . PMID 22303187 .  
  6. ^ Лысак, М. А; Берр, А; Печинка, А; Schmidt, R; МакБрин, К. Шуберт, я (2006). «Механизмы уменьшения числа хромосом у Arabidopsis thaliana и родственных видов Brassicaceae» . Труды Национальной академии наук . 103 (13): 5224–5229. Bibcode : 2006PNAS..103.5224L . DOI : 10.1073 / pnas.0510791103 . PMC 1458822 . PMID 16549785 .  
  7. ^ Дарт, Сара; Крон, Пол; Мейбл, Барбара К. (2004). «Характеристика полиплоидии Arabidopsis lyrata с использованием подсчета хромосом и проточной цитометрии». Канадский журнал ботаники . 82 (2): 185. DOI : 10,1139 / b03-134 .
  8. ^ a b Джоли, Саймон; Шмикль, Росвита; Пол, Джурадж; Кляйн, Йоханнес; Мархольд, Кароль; Кох, Маркус А. (2012). «Эволюционная история комплекса Arabidopsis arenosa : разнообразные тетраплоиды маскируют Западный Карпатский центр видов и генетического разнообразия» . PLOS ONE . 7 (8): e42691. Bibcode : 2012PLoSO ... 742691S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0042691 . ISSN 1932-6203 . PMC 3411824 . PMID 22880083 .   
  9. ^ Якобссон, Маттиас; Хагенблад, Дженни; Таваре, Симон; Сэлль, Торбьорн; Халлден, Кристер; Линд-Халлден, Кристина; Нордборг, Магнус (2006). «Уникальное недавнее происхождение аллотетраплоидных видов Arabidopsis suecica : данные ядерных маркеров ДНК» . Молекулярная биология и эволюция . 23 (6): 1217–31. DOI : 10.1093 / molbev / msk006 . PMID 16549398 . 
  10. ^ а б Бауэр; Вольфганг (2004). «Ответы растений на сигналы обнаружения кворума бактерий». Текущее мнение в биологии растений . 7 (4): 429–433. DOI : 10.1016 / j.pbi.2004.05.008 . PMID 15231266 . 
  11. ^ а б Шреста; Абхишек (2020). «Влияние молекул, чувствительных к кворуму, на рост растений и иммунную систему» . Границы микробиологии . 11 (4): 1545. DOI : 10,3389 / fmicb.2020.01545 . PMC 7378388 . PMID 32765447 .  
  12. ^ a b c фон Рад U; Кляйн I (2008). «Ответ Arabidopsis thaliana на N-гексаноил-dl-гомосерин-лактон, молекулу, воспринимающую кворум бактерий, производимую в ризосфере». Planta . 1 (2): 73–85. DOI : 10.1007 / s00425-008-0811-4 . PMID 18766372 . S2CID 18744248 .  
  13. ^ a b Schenk ST; Штейн Э (2012). «Рост и защита Arabidopsis регулируются молекулами, чувствительными к кворуму бактерий» . Сигнализация и поведение растений . 7 (2): 178–181. DOI : 10.4161 / psb.18789 . PMC 3405712 . PMID 22307043 .  
  14. ^ Миллер; Мелисса Б. (2001). «Чувство кворума в бактериях». Ежегодный обзор микробиологии . 55 (1): 165–199. DOI : 10.1146 / annurev.micro.55.1.165 . PMID 11544353 . 
  15. ^ Ортис-Кастро; Рэнди (2008). «N-ацил-L-гомосерин-лактоны: класс сигналов, воспринимающих кворум бактерий, изменяет постэмбриональное развитие корней у Arabidopsis thaliana» . Растение, клетка и окружающая среда . 31 (10): 1497–1509. DOI : 10.1111 / j.1365-3040.2008.01863.x . PMID 18657054 . 

дальнейшее чтение

  • Аль-Шехбаз, И.А., О'Кейн, Стив Л. (2002). Таксономия и филогения Arabidopsis (Brassicaceae). Книга Arabidopsis : 1-22.
  • Чеккато, Лука; Мазиеро, Симона; Синха Рой, Дола; Бенчивенга, Стефано; Ройг-Вилланова, Ирма; Дитенгу, Франк Анисет; Пальме, Клаус; Саймон, Рюдигер; Коломбо, Люсия (17.06.2013). Поганка, Маркус (ред.). « Материнский контроль PIN1 необходим для развития женского гаметофита у Arabidopsis ». PLoS ONE . 8 (6): e66148. DOI : 10.1371 / journal.pone.0066148. ISSN  1932-6203. PMC  3684594. PMID  23799075.
  • О'Кейн-младший, С.Л., я Аль-Шехбаз, ИА (1997). Краткий обзор Arabidopsis (Brassicaceae): Novon 7: 323–327.
  • О'Кейн-младший, SL, я Аль-Шехбаз, ИА (2003). Филогенетическое положение и общие пределы Arabidopsis (Brassicaceae) на основе последовательностей ядерной рибосомной ДНК: Annals of the Missouri Botanical Garden 90 (4): 603–612.
  • «Книга арабидопсиса» . Американское общество биологов растений . 2019-04-13 . Проверено 14 августа 2021 . (Обратите внимание, что в 2013 году ASPB решила прекратить публикацию новых глав.)
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Arabidopsis&oldid=1039629835 »
Contribute a better translation