✖


Jump to content

Патент на Фискомитреллу

Патент на Фискомитреллу
Научная классификация Изменить эту классификацию
Королевство: Растения
Разделение: Мохообразные
Сорт: Бриопсид
Подкласс: Фунарииды
Заказ: Похороны
Семья: Фунариевые
Род: Физкомитрелла
Разновидность:
П. открыть
Биномиальное имя
Патент на Фискомитреллу
Синонимы  [1]

Physcomitrella patens — синоним Physcomitrium patens. [2] [3] раскидистый земляной мох . [4] Это мох , мохообразный, используемый в качестве модельного организма для исследований эволюции, развития и физиологии растений. [3]

Распространение и экология

[ редактировать ]

Physcomitrella patens — ранний колонист обнаженной грязи и земли по краям водоемов. [5] [6] P. patens имеет разрозненное распространение в с умеренным климатом , за исключением Южной Америки. частях света [7] Стандартным лабораторным штаммом является изолят «Грансден», собранный Х. Уайтхаусом из Грансден-Вуда в Кембриджшире в 1962 году. [5]

Модельный организм

[ редактировать ]
См. Также: Нокаутирующий мох.

Мхи разделяют фундаментальные генетические и физиологические процессы с сосудистыми растениями , хотя эти две линии разошлись на ранних этапах эволюции наземных растений. [8] Сравнительное исследование современных представителей двух линий может дать представление об эволюции механизмов, которые способствуют усложнению современных растений. [8] В этом контексте P. patens используется в качестве модельного организма . [8] [3]

P. patens — один из немногих известных многоклеточных организмов с высокоэффективной гомологичной рекомбинацией . [9] [10] Это означает, что экзогенная последовательность ДНК может быть направлена ​​в определенную геномную позицию (метод, называемый генным нацеливанием ) для создания нокаутных мхов . Этот подход называется обратной генетикой , и это мощный и чувствительный инструмент для изучения функции генов , а в сочетании с исследованиями на высших растениях, таких как Arabidopsis thaliana , его можно использовать для изучения молекулярной эволюции растений . [ нужна ссылка ]

Целенаправленное удаление или изменение генов мха основано на интеграции короткой цепи ДНК в определенное положение в геноме клетки-хозяина. Оба конца этой нити ДНК спроектированы так, чтобы быть идентичными этому специфическому локусу гена . Затем конструкцию ДНК инкубируют с протопластами мха в присутствии полиэтиленгликоля . Поскольку мхи являются гаплоидными организмами, регенерирующие нити мха ( протонемы ) можно напрямую протестировать на предмет нацеливания на гены в течение 6 недель с использованием методов ПЦР . [11] Первое исследование с использованием нокаутного мха появилось в 1998 году и функционально идентифицировало ftsZ как ключевой ген деления органеллы у эукариот . [12]

Кроме того, P. patens все чаще используется в биотехнологии . Примерами могут служить идентификация генов мха, которые могут повлиять на улучшение урожая или здоровье человека. [13] и безопасное производство сложных биофармацевтических препаратов в биореакторах из мха . [14] Путем множественного нокаута генов были созданы растения Physcomitrella , у которых отсутствует специфическое для растений посттрансляционное гликозилирование белков . Эти нокаутирующие мхи используются для производства сложных биофармацевтических препаратов в процессе, называемом молекулярным фермерством . [15]

Геном P. patens , содержащий около 500 пар мегаоснований , организованных в 27 хромосом, был полностью секвенирован в 2008 году. [8] [16]

растения Physcomitrella Экотипы , мутанты и трансгенные хранятся и бесплатно доступны научному сообществу Международным центром запасов мхов (IMSC). Инвентарные номера, присвоенные IMSC, могут быть использованы в публикациях для обеспечения безопасного хранения недавно описанных материалов из мха. [ нужна ссылка ]

Жизненный цикл

[ редактировать ]

Как и у всех мхов, жизненный цикл P. patens характеризуется чередованием двух поколений: гаплоидного гаметофита , образующего гаметы , и диплоидного спорофита гаплоидные споры . , в котором образуются [17]

Спора развивается в нитевидную структуру, называемую протонемой , состоящую из двух типов клеток — хлоронемы с большими и многочисленными хлоропластами и каулонемы с очень быстрым ростом. Нити протонемы растут исключительно за счет роста кончиков их апикальных клеток и могут давать боковые ответвления от субапикальных клеток. Некоторые начальные клетки боковых ветвей могут дифференцироваться в почки, а не в боковые ветви. Эти почки дают начало гаметофору (0,5–5,0 мм). [18] ), более сложные структуры, несущие листовидные структуры, ризоиды и половые органы: женские архегонии и мужские антеридии . P. patens является одноцветным , что означает, что мужские и женские органы производятся на одном и том же растении. При наличии воды жгутиковые сперматозоиды могут переплыть из антеридиев в архегоний и оплодотворить находящуюся внутри яйцеклетку. образуются тысячи гаплоидных спор Образующаяся диплоидная зигота развивается в спорофит, состоящий из ножки, щетинки и капсулы, где в результате мейоза . [19]

Репарация ДНК и гомологичная рекомбинация

[ редактировать ]

P. patens — отличная модель для анализа восстановления повреждений ДНК у растений по пути гомологичной рекомбинации. Неспособность восстановить двухцепочечные разрывы и другие повреждения ДНК в соматических клетках путем гомологичной рекомбинации может привести к дисфункции или смерти клетки, а когда отказ происходит во время мейоза , это может привести к потере гамет. Последовательность генома P. patens выявила наличие многочисленных генов, кодирующих белки, необходимые для репарации повреждений ДНК путем гомологичной рекомбинации и другими путями. [8] PpRAD51, белок, лежащий в основе реакции репарации гомологичной рекомбинации, необходим для сохранения целостности генома P. patens . [20] Потеря PpRAD51 вызывает выраженную гиперчувствительность к агенту, индуцирующему двухцепочечный разрыв блеомицину , что указывает на то, что гомологичная рекомбинация используется для восстановления повреждений ДНК соматических клеток. [20] PpRAD51 также важен для устойчивости к ионизирующему излучению. [21]

Белок репарации несоответствий ДНК PpMSH2 является центральным компонентом пути репарации несоответствий P. patens , который нацелен на несовпадения пар оснований, возникающие во время гомологичной рекомбинации. Ген PpMsh2 необходим P. patens для сохранения целостности генома. [22] Гены Ppmre11 и Pprad50 P. patens кодируют компоненты комплекса MRN, основного сенсора двухцепочечных разрывов ДНК. [23] Эти гены необходимы для точной гомологичной рекомбинационной репарации повреждений ДНК у P. patens . Мутантные растения, дефектные либо по Ppmre11 , либо по Pprad50, демонстрируют сильно ограниченный рост и развитие (возможно, отражающее ускоренное старение) и повышенную чувствительность к УФ-В и повреждениям ДНК, вызванным блеомицином, по сравнению с растениями дикого типа. [23]

  • Клейстокарпный спорофит мха P. patens
    Клейстокарпный спорофит мха P. patens
  • Растения P. patens, растущие аксенически in vitro на чашках с агаром (чашка Петри, диаметр 9 см)
    Растения P. patens, растущие аксенически in vitro на чашках с агаром ( чашка Петри , диаметр 9 см)
  • Моховой биореактор с P. patens
    Моховой биореактор с P. patens
  • Четыре разных экотипа P. patens хранятся в Международном центре запасов мхов.
    Четыре разных экотипа хранятся P. patens в Международном центре запасов мхов.
  • Клетки протонемы P. patens
    протонемы Клетки P. patens
  • Ген поликомба FIE экспрессируется (синий) в неоплодотворенных яйцеклетках мха P. patens (справа), и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите (слева). Окрашивание GUS in situ двух женских половых органов (архегоний) трансгенного растения, экспрессирующего трансляционное слияние FIE-uidA под контролем нативного промотора FIE.[24]
    Ген поликомба FIE экспрессируется (синий) в неоплодотворенных яйцеклетках мха P. patens (справа), и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите (слева). Окрашивание GUS in situ двух женских половых органов (архегоний) трансгенного растения, экспрессирующего трансляционное слияние FIE-uidA под контролем нативного промотора FIE. [24]
  • Мутанты, нокаутные по Physcomitrella: отклонения фенотипов, вызванные трансформацией с помощью библиотеки разрушения генов. Растения Physcomitrella дикого типа и трансформированные растения выращивали на минимальной среде Кнопа для индукции дифференцировки и развития гаметофоров. Для каждого растения показаны общий вид (верхний ряд; масштабная линейка соответствует 1 мм) и крупный план (нижний ряд; масштабная линейка равна 0,5 мм). A: Гаплоидное растение мха дикого типа, полностью покрытое листовыми гаметофорами, и крупный план листа дикого типа. Б–Е: Разные мутанты.[25]
    по Physcomitrella Мутанты, нокаутные : отклонения фенотипов, вызванные трансформацией с помощью библиотеки разрушения генов. Растения Physcomitrella дикого типа и трансформированные растения выращивали на минимальной среде Кнопа для индукции дифференцировки и развития гаметофоров . Для каждого растения показаны общий вид (верхний ряд; масштабная линейка соответствует 1 мм) и крупный план (нижний ряд; масштабная линейка равна 0,5 мм). A: Гаплоидное растение мха дикого типа, полностью покрытое листовыми гаметофорами, и крупный план листа дикого типа. Б–Э: Разные мутанты. [25]

Таксономия

[ редактировать ]

P. patens был впервые описан Иоганном Хедвигом в его работе 1801 года «Виды Muscorum Frondosorum » под названием Phascum patens . [1] Physcomitrella иногда рассматривается как синоним рода Aphanorrregma , и в этом случае P. patens известен как Aphanorrregma patens . [26] Родовое название Physcomitrella подразумевает сходство с Physcomitrium , который назван в честь его большой калиптры, в отличие от Physcomitrella . [18] В 2019 году было высказано предположение, что правильное название этого мха — Physcomitrium patens . [2] [3]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б «! Physcomitrella patens (Hedw.) Bruch & Schimp » Тропики Ботанический сад Миссури . Получено 28 , октября
  2. ^ Jump up to: а б Медина, Рафаэль; Джонсон, Мэтью Г.; Лю, Ян; Уикетт, Норман Дж.; Шоу, А. Джонатан; Гоффине, Бернар (2019). «Филогеномное определение Physcomitrium (Bryophyta: Funariaceae) на основе целевого секвенирования ядерных экзонов и их фланкирующих областей отвергает сохранение Physcomitrella, Physcomitridium и Aphanorrregma» . Журнал систематики и эволюции . 57 (4): 404–417. дои : 10.1111/jse.12516 . ISSN   1759-6831 .
  3. ^ Jump up to: а б с д Ренсинг, Стефан А; Гоффине, Бернар; Мейберг, Рабеа; Ву, Шу-Зон; Безанилья, Магдалена (2020). «Мох Physcomitrium ( Physcomitrella ) patens : модельный организм для несеменных растений» . Растительная клетка . 32 (5): 1361–1376. дои : 10.1105/tpc.19.00828 . ПМК   7203925 .
  4. ^ Эдвардс, Шон Р. (2012). Английские названия британских мохообразных . Специальный том Британского бриологического общества. Том. 5 (4-е изд.). Вуттон, Нортгемптон: Британское бриологическое общество. ISBN  978-0-9561310-2-7 . ISSN   0268-8034 .
  5. ^ Jump up to: а б Эндрю Каминг (2011). «Молекулярная бриология: мхи в эпоху генома» (PDF) . Полевая бриология . 103 : 9–13.
  6. ^ Ник Ходжеттс (2010). « Aphanorrregma patens ( Physcomitrella patens ), земляной мох раскидистый» (PDF) . В Яне Атертоне; Сэм Бозанкет; Марк Лоули (ред.). Мхи и печеночники Великобритании и Ирландии: практическое руководство . Британское бриологическое общество . п. 567. ИСБН  978-0-9561310-1-0 .
  7. ^ Стефан А. Ренсинг, Дэниел Ланг и Андреас Д. Циммер (2009). «Сравнительная геномика» . Мох Physcomitrella patens . стр. 42–75. дои : 10.1111/b.9781405181891.2009.00003.x . ISBN  9781444316070 . В: Найт и др. (2009) .
  8. ^ Jump up to: а б с д и Стефан А. Ренсинг; Дэниел Лэнг; Андреас Д. Циммер; Астрид Терри; Асаф Саламов; Харрис Шапиро; Томоаки Нисияма; Пьер-Франсуа Перруд; Эрика А. Линдквист; Ясуко Камисуги; Такако Танахаши; Кейко Сакакибара; Томомити Фудзита; Кадзуко Оиси; Тадасу Шин-И; Ёко Куроки; Ацуши Тойода; Ютака Судзуки; Синъити Хашимото; Кадзуо Ямагучи; Сумио Сугано; Юджи Кохара; Асао Фудзияма; Олдвин Антерола; Сэцуюки Аоки; Нил Эштон; В. Брэд Барбазук; Элизабет Баркер; Джеффри Л. Беннетцен; Роберт Бланкеншип; Сон Хён Чо; Сьюзан К. Датчер; Марк Эстель; Джеффри А. Фосетт; Хайдрун Гундлах; Косукэ Ханада; Александр Хейл; Карен А. Хикс; Джон Хьюз; Мартин Лор; Клаус Майер; Александр Мелкозернов; Такаши Мурата; Дэвид Р. Нельсон; Биргит Пилс; Майкл Пригге; Бернд Рейсс; Таня Реннер; Стефан Ромбо; Пол Дж. Раштон; Антон Сандерфут; Габриэле Швин; Шин-Хан Шиу; Курт Штюбер; Фредерика Л. Теодулу; Хэнк Ту; Ив Ван де Пер; Пол Дж. Верье; Элизабет Уотерс; Эндрю Вуд; Лисинг Ян; Дэвид Коув; Эндрю К. Каминг; Мицуясу Хасебе; Сьюзен Лукас; Брент Д. Мишлер; Ральф Рески; Игорь Владимирович Григорьев; Ральф С. Кватрано; Джеффри Л. Бур (2008). « Геном Physcomitrella раскрывает эволюционное понимание завоевания суши растениями» (PDF) . Наука . 319 (5859): 64–69. Бибкод : 2008Sci...319...64R . дои : 10.1126/science.1150646 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-3787-A . ПМИД   18079367 . S2CID   11115152 .
  9. ^ Дидье Г. Шефер и Жан-Пьер Зрид (1997). «Эффективное нацеливание на гены мха Physcomitrella patens » (PDF) . Заводской журнал . 11 (6): 1195–1206. дои : 10.1046/j.1365-313X.1997.11061195.x . ПМИД   9225463 .
  10. ^ Дидье Г. Шефер (2002). «Новая генетика мха: целенаправленный мутагенез у Physcomitrella patens » (PDF) . Ежегодный обзор биологии растений . 53 : 477–501. doi : 10.1146/annurev.arplant.53.100301.135202 . ПМИД   12221986 .
  11. ^ Аннет Хоэ; Таня Эгенер; ЯнМ. Лухт; Хауке Холторф; Кристина Рейнхард; Габриэле Швин; Ральф Рески (2004). «Улучшенная и высоко стандартизированная процедура трансформации позволяет эффективно производить единичные и множественные нокауты генов у мха Physcomitrella patens ». Современная генетика . 44 (6): 339–347. дои : 10.1007/s00294-003-0458-4 . ПМИД   14586556 . S2CID   45780217 .
  12. ^ Рене Стрепп; Сиркка Шольц; Свен Крузе; Волкер Спет; Ральф Рески (1998). «Нокаут ядерного гена растений обнаруживает роль в делении пластид гомолога белка деления бактериальных клеток ftsZ, предкового тубулина» . Труды Национальной академии наук . 95 (8): 4368–4373. Бибкод : 1998PNAS...95.4368S . дои : 10.1073/pnas.95.8.4368 . JSTOR   44902 . ПМК   22495 . ПМИД   9539743 .
  13. ^ Ральф Рески и Вольфганг Франк (2005). «Функциональная геномика мха ( Physcomitrella patens ) – открытие генов и разработка инструментов, имеющих значение для сельскохозяйственных растений и здоровья человека» . Брифинги по функциональной геномике и протеомике . 4 (1): 48–57. дои : 10.1093/bfgp/4.1.48 . ПМИД   15975264 .
  14. ^ Ева Л. Декер и Ральф Рески (2007). «Мховые биореакторы для производства улучшенных биофармацевтических препаратов». Современное мнение в области биотехнологии . 18 (5): 393–398. дои : 10.1016/j.copbio.2007.07.012 . ПМИД   17869503 .
  15. ^ Анна Копривова; Кристиан Стеммер; Фридрих Альтманн; Аксель Хоффманн; Станислав Коприва; Гилберт Горр; Ральф Рески; Ева Л. Декер (2004). «Направленное нокаутирование Physcomitrella, лишенного специфических для растений иммуногенных N-гликанов». Журнал биотехнологии растений . 2 (6): 517–523. дои : 10.1111/j.1467-7652.2004.00100.x . ПМИД   17147624 .
  16. ^ Ральф Рески , Мерл Фауст, Сяо-Хуэй Ван, Майкл Вехе и Вольфганг О. Абель (1994). «Анализ генома мха Physcomitrella patens (Hedw.) BSG». Молекулярная и общая генетика . 244 (4): 352–359. дои : 10.1007/BF00286686 . ПМИД   8078460 . S2CID   36669399 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Лют, Волкер М; Рески, Ральф (2023). «Мхи». Современная биология . 33 (22): 1175–1181. дои : 10.1016/j.cub.2023.09.042 .
  18. ^ Jump up to: а б Бернар Гоффине (2005). « Физкомитрелла » . Мохообразная флора Северной Америки, предварительная публикация . Ботанический сад Миссури . Проверено 28 октября 2012 г.
  19. ^ Будке, Джессика М; Бернар, Эрнест С; Грей, Деннис Дж; Хуттунен, Санна; Пьечулла, Биргит; Триджано, Роберт Н. (2018). «Введение в специальный выпуск о мохообразных». Критические обзоры по наукам о растениях . 37 (2–3): 102–112. дои : 10.1080/07352689.2018.1482396 .
  20. ^ Jump up to: а б Маркманн-Мулиш У., Венделер Э., Зобелл О., Швин Г., Штайнбисс Х.Х., Рейсс Б. (октябрь 2007 г.). «Дифференциальные требования к RAD51 при развитии Physcomitrella patens и Arabidopsis thaliana и восстановлении повреждений ДНК» . Растительная клетка . 19 (10): 3080–9. дои : 10.1105/tpc.107.054049 . ПМК   2174717 . ПМИД   17921313 .
  21. ^ Шефер Д.Г., Делакот Ф., Шарло Ф., Врилинк Н., Гийон-Дебаст А., Ле Гуин С., Нейхаус Ж.М., Дутрио М.П., ​​Ног Ф. (май 2010 г.). «Потеря функции RAD51 отменяет нацеливание генов и подавляет незаконную интеграцию в мох Physcomitrella patens». Восстановление ДНК (Амст.) . 9 (5): 526–33. дои : 10.1016/j.dnarep.2010.02.001 . ПМИД   20189889 .
  22. ^ Труйе Б., Шефер Д.Г., Шарло Ф., Ноге Ф. (2006). «MSH2 необходим для сохранения целостности генома и предотвращения гомеологической рекомбинации у мха Physcomitrella patens» . Нуклеиновые кислоты Рез . 34 (1): 232–42. дои : 10.1093/нар/gkj423 . ПМК   1325206 . ПМИД   16397301 .
  23. ^ Jump up to: а б Камисуги Й., Шефер Д.Г., Козак Дж., Шарло Ф., Врилинк Н., Хола М., Анжелис К.Дж., Куминг А.С., Ноге Ф (апрель 2012 г.). «MRE11 и RAD50, но не NBS1, необходимы для нацеливания на гены мха Physcomitrella patens» . Нуклеиновые кислоты Рез . 40 (8): 3496–510. дои : 10.1093/nar/gkr1272 . ПМЦ   3333855 . ПМИД   22210882 .
  24. ^ Москуна, Асаф; Кац, Авива; Декер, Ева; Ренсинг, Стефан; Рески, Ральф ; Охад, Нир (2009). «Регуляция поддержания стволовых клеток с помощью белка Polycomb FIE сохранилась в ходе эволюции наземных растений». Разработка . 136 (14): 2433–2444. дои : 10.1242/dev.035048 . ПМИД   19542356 . S2CID   1757579 .
  25. ^ Эгенер, Таня; Гранадо, Хосе; Гиттон, Мари-Кристин; Хоэ, Аннетт; Холторф, Хауке; Лухт, Ян М.; Ренсинг, Стефан А.; Шлинк, Катя; Шульте, Юлия; Швейн, Габриэле; Циммерманн, Сюзанна; Дувениг, Эльке; Рак, Бодо; Рески, Ральф (2002). «Высокая частота фенотипических отклонений у растений Physcomitrella patens, трансформированных с помощью библиотеки разрушения генов» . Биология растений BMC . 2 :6. дои : 10.1186/1471-2229-2-6 . ПМК   117800 . ПМИД   12123528 .
  26. ^ Селия Найт, Пьер-Франсуа Перруд и Дэвид Коув (2009). «Авангардная материя» . Предисловие . стр. xiii–xiv. дои : 10.1002/9781444316070.fmatter . ISBN  9781444316070 . В: Найт и др. (2009) .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме Physcomitrella patens. :
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Physcomitrella_patens&oldid=1208829892"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 833440990290bcb39597efbd350b1664__1708301460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/83/64/833440990290bcb39597efbd350b1664.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Physcomitrella patens - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)