Đang tải... (xem toàn văn)
Slide 1 SINH HỌC PHÁT TRIỂN THỰC VẬT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC Đề bài Gen và chức năng điều khiển bởi gen đặc trưng cho cơ quan phát sinh hoa ( Genes and functions controll[.]
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC SINH HỌC PHÁT TRIỂN THỰC VẬT Đề bài: Gen chức điều khiển gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa ( Genes and functions controlled by floral organ identity genes Robert Sablowski ) NỘI DUNG CHÍNH I ĐẶT VẤN ĐỀ II NỘI DUNG III KẾT LUẬN I ĐẶT VẤN ĐỀ Có khoảng 350 000 lồi thực vật hạt kín khác nhau, hầu hết chúng phân loại dựa đặc điểm hoa Một điểm mà hoa loài thực vật giống, mà khác kiểu dáng phận hoa Hầu hết loại hoa bao gồm quan xếp theo vòng đồng tâm Lá đài (sepals) Cánh hoa (petals) Nhị hoa (stamens) Lá noãn (carpels) Gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa xác định danh tính quan hoa tương tự với đặc điểm chi tiết thể phân đoạn gen Hox động vật Sự kết hợp khác các gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa phối hợp biểu gen cần thiết cho phát triển loại quan hoa, từ lúc sơ khởi phân hóa II NỘI DUNG Các gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa Sự kiểm soát gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa ví dụ bật gen điều tiết xác định cấu trúc thực vật Mỗi loại bốn loại quan hoa (đài hoa, cánh hoa, nhị hoa, noãn) quy định kết hợp độc đáo gen quy định Sự phát triển đài hoa hình thành AP1 (APETALA1 ) (gen nhóm A) kết hợp với gen SEP1-SEP4 (SEPALLATA) Cánh hoa quy định AP1, SEP1-3; AP3(APETALA3)và P1 (PISTILLATA) (gen nhóm B) Nhị hoa phát triển kiểm soát AP3 AG (AGAMOUS) (gen nhóm C) Sự kết hợp AG SEP1-3 đạo hình thành nỗn Mơ hình quartet Các hình trịn tượng trưng cho transcription factor mã hóa gene nhóm A (AP1), B (AP3 PI), C (AG) E (SEP) Sự phát triển vòng hoa kết hợp transcription factor quy định Gen AG Đầu tiên AGL5 (AGAMOUS – like 5, sau đặt lại tên SHATTERPROOF2, SHP2) Quy định biểu noãn AG gắn ống nghiệm để promoter SHP2 AG ngồi tử cung kích hoạt gen SHP2 gọi GUS reporter Gen NAP Được kích hoạt AP3 / PI Mã hóa cho NAC yếu tố phiên mã, xác định mục tiêu trước mắt AP3 PI phát triển cánh hoa nhị Gen PI ( PISTILLATA ) Cần thiết cho cánh hoa nhị phát triển bình, có khả liên kết trực tiếp với vùng promoter AP1 Gen AP1 ( APETALA ) Gen quy định cụ thể danh tính mơ phân sinh hoa cần thiết cho phát triển bình thường đài hoa cánh hoa 10 Gen SEP3 Tham gia tương tác với gen khác trình hình thành đài hoa, cánh hoa noãn Mục tiêu trực tiếp SEP3 tìm thấy transcriptome giai đoạn chồi sớm, làm giàu cho gen mã hóa yếu tố phiên mã, gen tham gia vào trình tổng hợp đáp ứng với yếu tố kích thích (đặc biệt auxin) chuyển hóa lipid Giữa vị trí gắn WT đột biến AG, cho thấy nhiều SEP3 target tham gia vào hình thành bao hoa quan sinh sản, kết điều tiết (kích hoạt ngăn chặn) khác quan khác 11 Gen DEF ( DEFICIENS ) Biểu gen giai đoạn cuối phát triển đài hoa cánh hoa kim ngư thảo sử dụng allele nhạy cảm nhiệt độ Dùng để phát gen phản ứng nhanh chóng sau DEF kích hoạt Ở giai đoạn cuối phát triển cánh hoa DEF dường chủ yếu gen điều hịa tham gia vào q trình chuyển hóa phân chia tế bào 12 Các mục tiêu trực tiếp quan đích đặc trưng có vai trị làm giàu cho gen mã hóa yếu tố phiên mã gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa, biểu trì chế tự động điều tiết Gen tham gia vào trình tổng hợp hormone phản ứng bật gen mục tiêu Các tập hợp tiêu thay đổi phát triển theo hướng tiến hóa gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa tham gia sửa đổi biểu hàng ngàn gen, đặc biệt quan sinh sản 13 Gen STYLISH1 (STY1) Là gen đích trực tiếp SPE3 AG mã hóa cho protein dạng vòng tương tự STY2 Cần thiết cho phát triển mơ đỉnh nỗn (vịi nhụy đầu nhụy) Biểu nhân tạo STY1/2 thông qua nỗn gây phát triển ngồi tử cung tế bào vòi nhụy, STY1/2 điều chỉnh tập đặc biệt noãn 14 Các phương pháp đơn giản so sánh biểu gen đột biến đặc tính quan hoa khác Zik Irish sử dụng cDNA gồm khoảng phần tư gen Arabidopsis để xác định tập hợp gen downstream AP3 / PI, có vai trị làm giàu cho gen tham gia vào phản ứng lại tạo chuyển hóa thành tế bào Wellmer et al sử dụng mảng cDNA hoa mảng oligonucleotide genome để so sánh phạm vi rộng đột biến với thay đổi đặc tính quan hoa Thí nghiệm họ cho thấy số lượng nhỏ làm giàu đài hoa cánh hoa , tập hợp lớn nhiều gen thể cụ thể noãn nhị hoa , nhiều số có liên quan đến q trình phát sinh giao tử 15 Hai chủ đề chung đề cập từ tất thí nghiệm so sánh biểu gen loại quan khác Các gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa trực tiếp gián tiếp ảnh hưởng đến loạt trình phát triển tế bào Cơ quan sinh sản rõ ràng phát triển so với quan bao hoa 16 Chức gen trình gây đột biến Kiểu hình hoa Arabidopsis đột biến kép. (A) Đột biến gene nhóm A (apelata2) B (pisillata-1) (B) Đột biến gene nhóm A (apelata2) C (agamous-1) (C) Đột biến gene nhóm B (pisillata-1) C (agamous-1) (D) Đột biến gene nhóm B (apelata3) C (agamous-1) 17 SHP2 gen đích AG, có phần tương đồng gần với SPH1 xác định điều chỉnh mơ đặc trưng nỗn sau cần đến cho giải phóng hạt từ SPOROCYTELESS (SPL) mã hóa cho yếu tố phiên mã giả định cần thiết cho phát sinh tiểu giao tử giống đực giống xác định gen trực tiếp AG SEP3 • Khi có kích hoạt AG bỏ qua việc dùng cảm ứng ubiquitously SPL, hình thành bào tử tìm thấy cánh hoa, cho thấy biểu SPL, chuyển tập chu trình phát triển quan sinh sản đến bao hoa 18 STYLISH1(STY1) gen đích trực tiếp SPE3 AG, mã hóa cho protein dạng vòng tương tự STY2 cần thiết cho phát triển mơ đỉnh nỗn (vịi nhụy đầu nhụy) • Biểu nhân tạo STY1/2 thơng qua nỗn gây phát triển ngồi tử cung tế bào vịi nhụy, STY1/2 điều chỉnh tập đặc biệt noãn Các gen đặc trưng cho quan phát sinh hoa điều chỉnh biểu gen với nhiều vai trò phát triển quan 19 NUBBIN(NUB) JAGGED(JAG) mã hóa có liên quan đến protein zic finger có liên quan vùng điểu khiển phân chia tế bào sinh trưởng phát triển • NUB nhận diện gen đích AG, JAG vùng in vivo SEP3 • Hoa đột biến jag cho thấy tăng trưởng bị rút ngắn đài hoa cánh hoa Nguyên nhân: nhị hoa nỗn JAG có chức khơng cần thiết với NUB: jag nub đột biến kép có khiếm khuyết nghiêm trọng phát triển vùng xa nhị noãn 20 SPE3 AG trực tiếp kiểm sốt gen có vai trị dự phòng tăng trưởng sinh vật JAG có chức trong tất quan đỉnh NUB hoa trở thành chuyên biệt cho quan sinh sản ATH1 gen khác với vai trò phổ biến rộng rãi phát triển quan gen đích trực tiếp AG SEP3 • ATH1 mã hóa loại BELL homeodomain protein điều khiển phát triển quan đỉnh, đặc biệt ranh giới quan gốc (hoặc chứa hoa ) 21