Добкторська дисертація. Ємець Алла Іванівна. Ключова роль тубуліну в молекулярних та клітинних механізмах стійкості рослин до гербіцидів з антимітотичною активністю

Registration Number

0510U000782, Doctoral dissertation

Status

д.б.н.

Date

12-11-2010

popup.evolution

.

Title

Key role of tubulin in molecular and cellular mechanisms of plant resistance to herbicides with antimitotic mode of action

Author

Yemets Alla Ivanovna,

popup.opponent Кунах Віктор Анатолійович
popup.opponent Мельничук Максим Дмитрович
popup.opponent Галкін Анатолій Павлович

popup.rada

M.M. Gryshko National Garden of theNational Academy of Sciences of Ukraine

Description

Дисертаційна робота присвячена дослідженню структурних та молекулярно-біологічних особливостей тубуліну, які дозволяють йому відігравати ключову роль у реалізації молекулярних та клітинних механізмів стійкості рослин до гербіцидів з антимітотичною активністю, зокрема, до динітроанілінів та фосфоротіоамідів, а також розробці нових підходів щодо цілеспрямованого пошуку нових сполук з антимікротрубочковим механізмом дії, ефективних методів поліплоїдизації та мікронуклеації клітин рослин та застосування мутантних генів тубуліну в генетичній інженерії як селективних маркерних генів та для отримання трансгенних рослин, стійких до цих гербіцидів. Зокрема, вперше досліджено механізм стійкості до ізопропіл-N-фенілкарбамату у отриманих мутантів Nicotiana sylvestris та встановлено, що вони є мутантами по білках центрів організації мікротрубочок. Встановлено, що отримані лінії тютюну Nicotiana plumbaginifolia, стійкі до динітроаніліну трифлюраліну (з перехресною стійкістю до ряду інших динітроанілінів та фосфоротіоамідів), характеризуються наявністю мутантної субодиниці бета-тубуліну із заміною Фен-317 на Сер, а лінії N. plumbaginifolia, стійкі до фосфоротіоаміду аміпрофосметилу, - Сер-248 на Про. Продемонстровано, що саме експресія мутантного ізотипу тубуліну забезпечує стійкість мікротрубочок та клітин рослин до цих класів гербіцидів. За допомогою клітинної культури гусячої трави Eleusine indica як моделі для вивчення ролі тубуліну у механізмах стійкості до динітроанілінів та фосфоротіоамідів доведено, що точкова мутація в молекулі альфа-тубуліну (заміна Тре-239 на Іле) забезпечує стійкість клітин цих рослин до зазначених гербіцидів. При порівнянні структурно-біологічних особливостей сайтів зв'язування альфа-тубуліну з ліній E. indica, чутливих та стійких до динітроанілінів, встановлено, що саме така мутація забезпечує стійкість молекули цього білку до динітроанілінів та фосфоротіоамідів. Вперше продемонстровано, що молекули бета- та гама-тубуліну не мають такого ж сайту зв'язування цих сполук у гомологічних фрагментах їх молекул, хоча молекула бета-тубуліну має інший сайт зв'язування цих сполук. На основі аналізу структурно-біологічних особливостей сайтів зв'язування динітроанілінів та фосфоротіоамідів альфа-тубуліном здійснено хімічний дизайн нових похідних динітроанілінів та скринінг їх активності на основі спорідненості до тубуліну рослин. На підставі оцінки ефективності взаємодії динітроанілінів, фосфоротіоамідів та фенілкарбаматів з мікротрубочками рослин запропоновані високоефективні методи поліплоїдизації та мікронуклеації рослинних клітин з їх використанням. Вперше продемонстровано можливість застосування гена мутантного тубуліну, що забезпечує стійкість до динітроанілінів, у якості безпечного селективного маркерного гена рослинного походження в клітинній та генетичній інженерії рослин. Шляхом генетичної трансформації рослин з використанням мутантного гена альфа-тубуліну вперше отримано трансгенні лінії однодольних (пальчасте просо) та дводольних (тютюн, соя та льон) рослин зі стійкістю до динітроанілінів та фосфоротіоамідів.

Registration Date

2010-11-22

popup.nrat_date

2020-04-04 / 2026-06-30