Значение параметров клеточного цикла для разработки технологий космического растениеводства
Рубрика:
| Артеменко, ОА |
| Косм. наука технол. 2017, 23 ;(5):66-71 |
| https://doi.org/10.15407/knit2017.05.066 |
| Язык публикации: русский |
Аннотация: Будущие длительные пилотируемые экспедиции требуют огромного количества метаболических ресурсов — воды, еды, кислорода, для производства которых необходимы специальные условия и массивное оборудование, слишком тяжелое для современных КА. Кроме того, такие системы жизнеобеспечения не могут быть осуществлены без высокого уровня круговорота. Поэтому растения рассматриваются как необходимый источник пищи и кислорода в биорегенеративных системах жизнедеятельности длительных космических миссий. Изучение принципов функционирования таких систем различной степени сложности и разработка научных основ их создания — это главная задача космического растениеводства. В работе показана важность изучения параметров роста, размножения растений и особенностей событий клеточного цикла в условиях клиностатирования, а именно: митотической активности, экспрессии генов-регуляторов клеточного цикла (циклинов и циклинзависимых киназ), транскрипционных факторов, способствующих инициации программы повышения или понижения транскрипции генов. Все это необходимо учитывать при подборе легкоусваиваемых человеком растений, данных о составе почвы, приросте биомассы, при изучении роста и дифференциации клеток для получения полноценных семян в условиях микрогравитации.
|
| Ключевые слова: клеточный цикл, микрогравитация, растения, транскрипционный фактор, циклины |
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