Значення параметрів клітинного циклу для розробки технологій космічного рослинництва
Рубрика:
| Артеменко, ОА |
| Косм. наука технол. 2017, 23 ;(5):66-71 |
| https://doi.org/10.15407/knit2017.05.066 |
| Мова публікації: російська |
Анотація: Майбутні довготривалі пілотовані експедиції потребують величезної кількості метаболічних ресурсів — води, їжі, кисню, для виробництва яких необхідні спеціальні умови і масивне обладнання, занадто важке для сучасних КА. Крім того, такі системи життєзабезпечення не можуть функціонувати без високого рівня кругообігу. Тому рослини розглядаються як необхідне джерело їжі та кисню у біорегенеративних системах життєдіяльності довготривалих космічних місій. Вивчення принципів функціонування таких систем різного ступеня складності та розробка наукових основ їхнього створення — це головна мета космічного рослинництва. В роботі показано важливість вивчення параметрів росту, розмноження рослин і особливостей подій клітинного циклу в умовах клиностатування, а саме: мітотичної активності, експресії генів-регуляторів клітинного циклу (циклінів та циклінзалежних кіназ), транскрипційних факторів, які сприяють ініціації програми підвищення або зниження транскрипції генів. На все це необхідно зважати при добірці рослин, які легко засвоюються людиною, даних про склад грунту, приросту біомаси, при вивченні росту та диференціації клітин для отримання повноцінного насіння в умовах мікрогравітації.
|
| Ключові слова: клітинний цикл, мікрогравітація, рослини, транскрипційний фактор, цикліни |
References:
1. Artemenko O. Expression of 1- and 3-cyclins in Pea root meristema under clinorotation. Cytology and Genetics, 40 (2), 36—41 (2006) [in Ukrainian].
2. Artemenko O. Features of plant cell cycle regulations under altered gravity. Space science and technology, 21 (N 5), 108 — 113 (2015) [in Ukrainian].
https://doi.org/10.15407/knit2015.05.108
3. Artemenko O., Troyan V., Azarskova M. Clinorotation influence on the conformation and kinetic state of chromatine in the first cell cycle. Ukr. Bot. J., 62 (1), 122—130 (2005) [in Ukrainian].
4. Medvedev S. Plant physiology, 512 p. (BHV-Petersburg, SPb, 2012) [in Russian].
5. Cockcroft C. E., den Boer D. G., Healy J. M., Murray J. A. Cyclin D control of growth rate in plants. Nature, 405, 575—579 (2000).
https://doi.org/10.1038/35014621
6. Healy J. M., Menges M., Doonan J. H., Murray J. A. The Arabidopsis D-type cyclins CycD2 and CycD3 both interact in vivo with the PSTAIRE cyclin-dependent kinase Cdc2a but are differentially controlled. J. Biol. Chem., 276, 7041—7047 (2001).
https://doi.org/10.1074/jbc.M009074200
7. Herranz R., Medina F. J. Cell proliferation and plant development under novel altered gravity environments. Plant Biol. (Stuttg), 16 (1), 23—30 (2014).
https://doi.org/10.1111/plb.12103
8. John P. C., Mews M., Moore R. Cyclin/Cdk complexes: their involvement in cell cycle progression and mitotic division. Protoplasma, 216 (3-4), 119—142 (2001).
https://doi.org/10.1007/BF02673865
9. Kitazono A., Fitz Gerald J., Kron S. Cell cycle: regulation by cyclins, (2005).
https://doi.org/10.1038/npg.els.0004024
10. Kordyum E. L. Biology of plant сell microgravity and under clinostating. Int. Rev. Cytol., 171, 1—72 (1997).
https://doi.org/10.1016/S0074-7696(08)62585-1
11. Kordyum E. L. Plant cell gravisensitivity and adaptation to microgravity. J. Plant Biol., 16 (1), 79—90 (2014).
https://doi.org/10.1111/plb.12047
12. Kvarnheden A., Yao J., Zhan X., O’Brien I., Morris B. Isolation of three distinct CycD3 genes expressed during fruit development in tomato. J. Exp. Boil., 51 (352), 1789—1797 (2000).
https://doi.org/10.1093/jexbot/51.352.1789
13. Lim S., Kaldis P. Cdks, cyclins and CKIs: roles beyond cell cycle regulation. Development, 140, 3079—3093 (2013).
https://doi.org/10.1242/dev.091744
14. Martines M. C., Jorgenseti J. E., Lawton M. A., Lamb C., Doerner P. W. Spatial pattern of cdc2 expression in relation to meristem activity and cell proliferation during plant development. Proc. Natl, Acad. Sci. USA., N 89, 7360—7364 (1992).
15. Medina F., Herranz R. Microgravity environment uncouples cell growth and cell proliferation in root meristematic cells. The mediator role of auxin. Plant Signal Behav., 5 (2), 176—179 (2010).
https://doi.org/10.4161/psb.5.2.10966
16. Meijer M., Murray J. The role and regulation of D-type cyclins in the plant cell cycle. Plant Mol. Biol., 43, 621—633 (2000).
https://doi.org/10.1023/A:1006482115915
17. Novak B., Sible J., Tyson J. Checkpoints in the cell cycle. Curr Biol., R759—R768 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.07.001
18. Scofield S., Jones A., Murray J. A. H. The plant cell cycle in context. J. Exp. Bot., 65 (10), 2557—2562 (2014).
https://doi.org/10.1093/jxb/eru188
19. Tank J. G., Pandya R. V., Thaker V. S. Phytohormones in regulation of the cell division and endoreduplication process in the plant cell cycle. RSC Advs., 4 (24), 12605—12613 (2014).
https://doi.org/10.1039/c3ra45367g
20. Umeda M., Shimotohno A., Yamaguchi M. Control of cell division and transcription by cyclin-dependent Kinaseactivating Kinases in plants. Plant Cell Physiol., 46 (9), 1437—1442 (2005).
https://doi.org/10.1093/pcp/pci170
2. Artemenko O. Features of plant cell cycle regulations under altered gravity. Space science and technology, 21 (N 5), 108 — 113 (2015) [in Ukrainian].
https://doi.org/10.15407/knit2015.05.108
3. Artemenko O., Troyan V., Azarskova M. Clinorotation influence on the conformation and kinetic state of chromatine in the first cell cycle. Ukr. Bot. J., 62 (1), 122—130 (2005) [in Ukrainian].
4. Medvedev S. Plant physiology, 512 p. (BHV-Petersburg, SPb, 2012) [in Russian].
5. Cockcroft C. E., den Boer D. G., Healy J. M., Murray J. A. Cyclin D control of growth rate in plants. Nature, 405, 575—579 (2000).
https://doi.org/10.1038/35014621
6. Healy J. M., Menges M., Doonan J. H., Murray J. A. The Arabidopsis D-type cyclins CycD2 and CycD3 both interact in vivo with the PSTAIRE cyclin-dependent kinase Cdc2a but are differentially controlled. J. Biol. Chem., 276, 7041—7047 (2001).
https://doi.org/10.1074/jbc.M009074200
7. Herranz R., Medina F. J. Cell proliferation and plant development under novel altered gravity environments. Plant Biol. (Stuttg), 16 (1), 23—30 (2014).
https://doi.org/10.1111/plb.12103
8. John P. C., Mews M., Moore R. Cyclin/Cdk complexes: their involvement in cell cycle progression and mitotic division. Protoplasma, 216 (3-4), 119—142 (2001).
https://doi.org/10.1007/BF02673865
9. Kitazono A., Fitz Gerald J., Kron S. Cell cycle: regulation by cyclins, (2005).
https://doi.org/10.1038/npg.els.0004024
10. Kordyum E. L. Biology of plant сell microgravity and under clinostating. Int. Rev. Cytol., 171, 1—72 (1997).
https://doi.org/10.1016/S0074-7696(08)62585-1
11. Kordyum E. L. Plant cell gravisensitivity and adaptation to microgravity. J. Plant Biol., 16 (1), 79—90 (2014).
https://doi.org/10.1111/plb.12047
12. Kvarnheden A., Yao J., Zhan X., O’Brien I., Morris B. Isolation of three distinct CycD3 genes expressed during fruit development in tomato. J. Exp. Boil., 51 (352), 1789—1797 (2000).
https://doi.org/10.1093/jexbot/51.352.1789
13. Lim S., Kaldis P. Cdks, cyclins and CKIs: roles beyond cell cycle regulation. Development, 140, 3079—3093 (2013).
https://doi.org/10.1242/dev.091744
14. Martines M. C., Jorgenseti J. E., Lawton M. A., Lamb C., Doerner P. W. Spatial pattern of cdc2 expression in relation to meristem activity and cell proliferation during plant development. Proc. Natl, Acad. Sci. USA., N 89, 7360—7364 (1992).
15. Medina F., Herranz R. Microgravity environment uncouples cell growth and cell proliferation in root meristematic cells. The mediator role of auxin. Plant Signal Behav., 5 (2), 176—179 (2010).
https://doi.org/10.4161/psb.5.2.10966
16. Meijer M., Murray J. The role and regulation of D-type cyclins in the plant cell cycle. Plant Mol. Biol., 43, 621—633 (2000).
https://doi.org/10.1023/A:1006482115915
17. Novak B., Sible J., Tyson J. Checkpoints in the cell cycle. Curr Biol., R759—R768 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.07.001
18. Scofield S., Jones A., Murray J. A. H. The plant cell cycle in context. J. Exp. Bot., 65 (10), 2557—2562 (2014).
https://doi.org/10.1093/jxb/eru188
19. Tank J. G., Pandya R. V., Thaker V. S. Phytohormones in regulation of the cell division and endoreduplication process in the plant cell cycle. RSC Advs., 4 (24), 12605—12613 (2014).
https://doi.org/10.1039/c3ra45367g
20. Umeda M., Shimotohno A., Yamaguchi M. Control of cell division and transcription by cyclin-dependent Kinaseactivating Kinases in plants. Plant Cell Physiol., 46 (9), 1437—1442 (2005).
https://doi.org/10.1093/pcp/pci170