Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector538410.17816/ecogen823-8ArticlesСтатьиResearch ArticleDouble Mutant Analysis of Sequential Functioning of Pea (Pisum sativum L.) Genes: Sym13, Sym33 and Sym40 During Symbiotic Nodule DevelopmentАНАЛИЗ ДВОЙНЫХ МУТАНТНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЕНОВ ГОРОХА (PISUM SATIVUM L.) SYM13, SYM33 И SYM40 ВО ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ СИМБИОТИЧЕСКОГО КЛУБЕНЬКАTsyganovViktor EЦыгановВиктор Евгеньевичviktor_tsyganov@arriam.spb.ruSeliverstovaElena VСеливерстоваЕлена Владимировнаelena306@yandex.ruVoroshilovaVera AВорошиловаВера Александровнаvera.voroshilova@psi-cro.comTsyganovaAnna VЦыгановаАнна Викторовнаanna_khodorenko@arriam.spb.ruPavlovaZlata BПавловаЗлата Борисовнаzlata.pavlova@psi-cro.comLebskyVladimir KЛебскийВладимир Константиновичlebsky04@cibnor.mxBorisovAleksey UБорисовАлексей Юрьевичayborisov@yandex.ruTikhonovichIgor AТихоновичИгорь Анатольевичarriam@arriam.spb.ruBrewinNicholasБревинНиколасnick.brewin@bbsrc.ac.ukAll-Russia Research Institute for Agricultural Microbiology, Saint-Petersburg, RFВсероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФContract Drug Development Company “PSI”, St. Petersburg, RFООО Пи Эс Ай, Санкт-Петербург, РФAll-Russia Research Institute for Agricultural Microbiology, Saint-Petersburg, RFВсероссийский научно-исследовательский институт cельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФThe John Innes Centre, Norwich, UKЦентр Джона Иннеса, Норвич, Великобритания1506201082VOL 8, NO2 (2010)ТОМ 8, №2 (2010)3814112016Copyright ©; 2010, Tsyganov V.E., Seliverstova E.V., Voroshilova V.A., Tsyganova A.V., Pavlova Z.B., Lebsky V.K., Borisov A.U., Tikhonovich I.A., Brewin N.Copyright ©; 2010, Цыганов В.Е., Селиверстова Е.В., Ворошилова В.А., Цыганова А.В., Павлова З.Б., Лебский В.К., Борисов А.Ю., Тихонович И.А., Бревин Н.2010Tsyganov V.E., Seliverstova E.V., Voroshilova V.A., Tsyganova A.V., Pavlova Z.B., Lebsky V.K., Borisov A.U., Tikhonovich I.A., Brewin N.Цыганов В.Е., Селиверстова Е.В., Ворошилова В.А., Цыганова А.В., Павлова З.Б., Лебский В.К., Борисов А.Ю., Тихонович И.А., Бревин Н.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/5384

Two double mutants carrying pea symbiotic gene pairs sym13, sym40 and sym33, sym40, respectively, were constructed using single mutants blocked at different nodule developmental stages: E135f (sym13), SGEFix–‑1 (sym40) and SGEFix–‑2 (sym33). The epistasis of the mutant allele sym40 over the mutant allele sym13 and sym33 over sym40 was shown with respect to nodule histological and ultrastructural organisation. Thus, the proposed earlier sequential functioning of genes during infection process: Sym33→Sym40→Sym13 has been confirmed. 

С использованием одиночных мутантных линий: E135f (sym13), SGEFix-‑1 (sym40) и SGEFix-‑2 (sym33), блокированных на различных стадиях развития клубенька, были созданы две двойные мутантные линии, несущие пары симбиотических генов sym13, sym40 и sym33, sym40. Выявлен эпистаз мутантной аллели sym40 над мутантной аллелью sym13, а также sym33 над мутантной аллелью sym40 в отношении гистологической и ультраструктурной организации клубеньков. Таким образом, подтвержден ранее предположенный порядок функционирования генов во время инфекционного процесса Sym33→Sym40→Sym13.

растительно-микробные взаимодействияразвитие симбиотического клубенькавзаимодействие геновэпистазинфекционная нитьинфекционная капляЦыганова А. В., Цыганов В. Е., Финдли К. К. и др., 2009. Распределение арабиногалактанпротеинов‑эк- стензинов в клубеньках мутантов гороха (Pisum sativum L.) с нарушениями в развитии инфекционной нити // Цитология. Т. 51. № 1. С. 53-62.Avery L., Wasserman S., 1992. Ordering gene function: the interpretation of epistasis in regulatory hierarchies // Trends Genet. Vol. 8. P. 312-316.Bhatia C. R., Nichterlein K., Maluszynski M., 2001. Mutations affecting nodulation in grain legumes and their potential in sustainable cropping systems // Euphytica. Vol. 120. P. 415-432.Borisov A. Y., Morzhina E. V., Kulikova O. A. et al., 1992. New symbiotic mutants of pea (Pisum sativum L.) affecting either nodule initiation or symbiosome development // Symbiosis. Vol. 14. P. 297-313.Borisov A. Y., Rozov S. M., Tsyganov V. E. et al., 1997. Sequential functioning of Sym‑13 and Sym‑31, two genes affecting symbiosome development in root nodules of pea (Pisum sativum L.) // Mol. Gen. Genet. Vol. 254. P. 592-598.Borisov A. Y., Danilova T. N., Koroleva T. A. et al., 2004. Pea (Pisum sativum L.) regulatory genes controlling development of nitrogen‑fixing nodule and arbuscular mycorrhiza: fundamentals and application // Biologia. Vol. 59, Suppl. P. 137-144.Brewin N. J., 2004. Plant cell wall remodelling in the Rhizobium‑legume symbiosis // Critic. Rev. Plant Sci. Vol. 23. P. 293-316. 8. Caetano‑Anollés G., Gresshoff P. M., 1991. Plant genetic control of nodulation // Ann. Rev. Microb. Vol. 45. P. 345-382.Guinel F. C., Geil R. D., 2002. A model for the development of the rhizobial and arbuscular mycorrhizal symbiosis in legumes and its use to understand the roles of ethylene in the establishment of these two symbiosis // Can. J. Bot. Vol. 80. P. 695-720.Kneen B. E., LaRue T. A., Hirsch A. M. et al., 1990. sym13 - a gene conditioning ineffective nodulation in Pisum sativum // Plant Physiol. Vol. 94. P. 899-905.Koornnef M., Alonso‑Blanco C., Peeters A. J. M. et al., 1998a. Genetic control of flowering time in Arabidopsis // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. Vol. 49. P. 345-370.Koornnef M., Alonso‑Blanco C., de Vries H. B. et al., 1998b. Genetic interactions among late‑flowering mutants in Arabidopsis // Genetics. Vol. 148. P. 885-892.Kosterin O. E., Rozov S. M., 1993. Mapping of the new mutation blb and the problem of integrity of linkage group I // Pisum Genet. Vol. 25. P. 27-31.Morzhina E. V., Tsyganov V. E., Borisov A. Y. et al., 2000. Four developmental stages identified by genetic dissection of pea (Pisum sativum L.) root nodule morphogenesis // Plant Sci. Vol. 155. P. 75-83.Oldroyd G. E. D., Downie J. A., 2004. Calcium, kinases and nodulation signalling in legumes // Mol. Cell Biol. Vol. 5. P. 566-576.Oldroyd G. E. D., Downie J. A., 2008. Coordinating nodule morphogenesis with rhizobial infection in legumes // Annu. Rev. Plant Biol. Vol. 59. P. 519-546.Parker J. S., Cavell A. C., Dolan L. et al., 2000. Genetic interactions during root hair morphogenesis in Arabidopsis // Plant Cell. Vol. 12. P. 1961-1974.Rathbun, E. A., Naldrett, M. J., Brewin N. J., 2002. Identification of a family of extensin‑like glycoproteins in the lumen of Rhizobium‑induced infection threads in pea root nodules // Mol. Plant‑Microbe Interact. Vol. 15. P. 350-359.Safronova V. I., Novikova N. I., 1996. Comparison of two methods for root nodule bacteria preservation: lyophilization and liquid nitrogen freezing // J. Microbiol. Methods. Vol. 24. P. 231-237.Tsyganov V. E., Morzhina E. V., Stefanov S. Y. et al., 1998. The pea (Pisum sativum L.) genes sym33 and sym40 control infection thread formation and root nodule functioning // Mol. Gen. Genet. Vol. 259. P. 491-503.Tsyganov V. E., Voroshilova V. A., Priefer U. B. et al., 2002. Genetic dissection of the initiation of the infection process and nodule tissue development in the Rhizobium‑pea (Pisum sativum L.) symbiosis // Ann. Bot. (Lond.). Vol. 89. P. 357-366.Tsyganov V. E., Voroshilova V. A., Herrera‑Cervera J. A. et al., 2003. Developmental down‑regulation of rhizobial genes as a function of symbiosome differentiation in symbiotic root nodules of Pisum sativum L. // New Phytol. Vol. 159. P. 521-530.Voroshilova V. A., Boesten B., Tsyganov V. E. et al., 2001. Effect of mutations in Pisum sativum L. genes (sym13, sym31, sym33, sym40) blocking different stages of nodule development on the expression of late symbiotic genes in Rhizobium leguminosarum bv. viciae // Mol. Plant‑Microbe Interact. Vol. 14. P. 471- 476.Walker S. A., Viprey V., Downie J. A., 2000. Dissection of nodulation signaling using pea mutants defective for calcium spiking induced by Nod factors and chitin oligomers // PNAS. Vol. 97. P. 13413-13418.Wang T. L., Wood, E. A., Brewin N. J., 1982. Growth regulators, Rhizobium and nodulation of peas // Planta. Vol. 155. P. 345-349.