Соматический эмбриогенез и его регуляция

Соматический эмбриогенез - это процесс формирования эмбрионов из клеток соматических тканей.

Другой

Соматический эмбриогенез в природе

Kalanchoe daigremontiana

Garcês et al., 2009

Taylor, 1967

http://www.pharmanatur.com/France/HAMMARBYA%20PALUDOSA%201.htm

Malaxis paludosa

http://www.saskwildflower.ca/nat_Malaxis%20paludosa.html

Tolmiea menziesii (piggyback plant)

https://wyeastblog.org/2011/11/13/piggyback-plant/

Yarbrough, 1936

http://qrius.si.edu/browse/object/10980436#.WBUtCslZtDs

http://www.missouriplants.com/Ferns/Asplenium_rhizophyllum_page.html

Camptosorus rhizophyllus (walking fern)

Yarbrough, 1936

Соматический эмбриогенез

Cоматический эмбриогенез in vitro

Соматические эмбрионы
в суспензионной культуре клеток моркови.

Steward et

Примеры видов с разработанными протоколами получения соматических эмбрионов in vitro:
Arabidopsis thaliana
Medicago

Получение соматических эмбрионов из суспензионной культуры Phoenix dactylifera

Naik, Al-Khayri, 2016

http://imgpng.ru/download/11074

Osman et al., 2016

Получение соматических эмбрионов из каллусной культуры Lycium barbarum

http://www.waysidegardens.com/sweet-lifeberry-shrub/p/36036/

Прямой соматический эмбриогенез
у Coffea canephora

http://pictures11.ru/kartinki-kofe.html

Quiroz-Figueroa et al., 2006

Типичный протокол СЭ включает в себя два этапа:
1. Культивирование растительных эксплантов

Применение соматического эмбриогенеза: трансформация растений

Clarke et al., 20072/

Агробактериальная трансформация

http://www.petals.com/poinsettia-ranunculus-centerpiece/hda204-rd

Агробактерии

Антибиотики Селективные

Omar et al, 2016

Применение соматического эмбриогенеза: трансформация растений

Трансформация протопластов Citrus sp.

Применение соматического эмбриогенеза: получение искусственных семян

Fujii et al., 1987

http://www.biologydiscussion.com/plant-tissues/artificial-seeds/artificial-seeds-meaning-method-for-making-and-importance/14674

Sharma et al., 2013

Применение соматического эмбриогенеза: получение искусственных семян

Применение соматического эмбриогенеза: фундаментальные исследования

Регенерация

Эмбриогенез

Восстановление небольших
участков организма после повреждения

Органогенез

Соматический
эмбриогенез

Зиготический
эмбриогенез

Гаметический

Сходство соматического и зиготического эмбриогенеза

Zimmerman, 1993

ZWILLE

PROTODERMAL FACTOR 2

WUSCHEL

MONOPTEROS

WOX5

PIN1

YODA

REVOLUTA

KANADY

BABYBOOM

SHORTROOT

LONESOME HIGHWAY

Гены, участвующие в зиготическом эмбриогенезе

ZWILLE

PROTODERMAL FACTOR 2

WUSCHEL

MONOPTEROS

WOX5

PIN1

YODA

REVOLUTA

KANADY

BABYBOOM

SHORTROOT

LONESOME HIGHWAY

Гены, участвующие в зиготическом эмбриогенезе

Изучение СЭ
1) Разработка методов получения соматических эмбрионов у разных видов растений

Внешние факторы, влияющие на СЭ

Температура
Освещённость
Компоненты среды:
- Желатинизирующий агент
-

Изучение СЭ
1) Разработка методов получения соматических эмбрионов у разных видов растений

Регуляторы СЭ
1) Фитогормоны
2) Транскрипционные факторы
3) Эпигенетические регуляторы

Гормональные регуляторы СЭ

Ауксин
Цитокинин
Этилен
Абсцизовая кислота
Гиббереллины

Ауксин – основной регулятор СЭ

Ауксиновые максимумы при формировании каллусов и соматических

Индукция зиготического эмбриогенеза

Ауксин необходим для поляризации клеток, как при зиготическом, так

Цитокинины: первые после ауксинов

Присутствуют в большинстве протоколов СЭ
Избыток цитокининов приводит

Этилен: неоднозначный эффект

У M. truncatula этилен стимулирует соматический эмбриогенез

Mantiri et al.,

Этилен: неоднозначный эффект

Обработка каллусов ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)
- предшественником этилена

Подавление СЭ

Этилен: неоднозначный эффект

Bai et al., 2013

Нарушение распределения ауксина при обработке ACC

Абсцизовая кислота: отвечает за качество

В большинстве случаев не индуцирует развитие соматических

Гиббереллины - ингибиторы СЭ

Предположительно, ингибируют индукцию соматического эмбриогенеза in vivo

ОДНАКО: В

Белки-регуляторы и участники СЭ

Рецепторная киназа SERK

Ассоциирована с соматическим эмбриогенезом
у A.thaliana, M.truncatula, H.annuus, C.

Рецепторная киназа MtSERK: экспрессия в СЭ

Nolan et al., 2009

Гены LEC

Класс 1: LEC1

Класс 2: LEC2, FUS3

Экспрессия LEC2 в ходе СЭ

Braybrook, Harada, 2008

Гены LEC

Гены LEC

Garces et al., 2014

Ген LEC1 у Kalanchoe diargemontiana имеет делецию

Ген ТФ BABY BOOM

Boutilier et al., 2002