СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 Обзор литературы
1.1 Биосинтез тетрапирролов в фотосинтезирующей клетке
1.2 Биосинтез хлорофилла из протопорфирина IX
1.2.1 Магний-хелатаза
1.2.2 Гены, кодирующие магний-хелатазу
1.2.3 Активность магний-хелатазы
1.2.4 Исследования отдельных субъединиц магний-хелатазы
1.2.5 Структурные исследования и предложенный механизм функционирования
магний-хелатазы 16
1.3 Регуляция биосинтеза хлорофилла
1.3.1 Регуляция синтеза АЛК
1.3.2 Регуляция в точке ветвления синтез гема и хлорофилла
1.3.3 Регуляция биосинтеза хлорофилла цитокининами
1.4 Цитокинины
1.4.1 Биосинтез цитокининов у Arabidopsis thaliana
1.4.2 Микробные продуценты цитокининов
1.4.3 Цитокинины у фотосинтезирующих микроорганизмов
1.4.4 Цитокинины микроводорослей
1.5 Супрессия как метод генетического анализа
1.5.1 Механизмы супрессии
1.5.2 Использование супрессии при изучении биосинтеза хлорофилла
2 Материалы и методы
2.1 Растительный материал
2.2 Условия культивирования
2.3 Изучение потребности штамма R6-brs в дрожжевом экстракте для роста
2.4 Определение размеров клеток
2.5 Измерение скорости деления клеток
2.6 Сортировка клеток по размеру методов цитометрии
2.7 Выделение ДНК
2.8 Выделение РНК
2.9 Получение кДНК
2.10 Анализ экспрессии генов биосинтеза хлорофилла методом ПЦР-РВ
2.12 Анализ экспрессии предположительных генов биосинтеза цитокининов методом
ПЦР-РВ 45
2.13 Гель-электрофорез
2.14 Секвенирование гена CHLH
2.15 Полногеномное секвенирование
3 Результаты
3.1 Изучение морфологических особенностей ревертанта R6-brs
3.2 Анализ экспрессии генов, кодирующих основные ферменты биосинтеза ХЛ и
цитокининов в клетках C. reinhardtii 54
3.3 Поиск супрессорной мутации в геноме ревертанта R6-brs
ОБСУЖДЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Хлорофиллы (ХЛ) – уникальные природные тетрапирролы, играющие ключевую
роль не только в жизни фотосинтезирующих организмов, но и всей биосфере. Их
биосинтез связан с морфогенезом растительной клетки и реакциями фотосинтеза –
запасанием и передачей энергии света. Важнейшая фундаментальная проблема
современной биологической науки состоит в изучении природы процессов биосинтеза
ХЛ, механизмов его генетической и биохимической регуляции и закономерностей
изменений, которые они претерпели в ходе эволюции при адаптации к различным
источникам и формам освещения. Изучение супрессии мутаций, блокирующих ключевые
этапы биосинтеза ХЛ у Chlamydomonas reinhardtii (C. reinhardtii), открывает возможности
выявления компенсаторных механизмов, обеспечивающих функционирование аппарата
биосинтеза ХЛ при его нарушении, и позволяет оценить адаптивный потенциал
фотосинтезирующей клетки.
Большое внимание уделяется изучению роли цитокининов в регуляции биосинтеза
хлорофилла. Свет и цитокинины оказывают схожее влияние на рост и развитие растений –
они контролируют раскрытие семядолей и развитие листьев, апикальное доминирование,
дифференциацию хлоропласта и др. [Аверина и Яронская, 2012]. Целый ряд
фотосинтетических ядерных генов, экспрессия который регулируется светом, также
отвечает и на действие цитокининов. При этом о роли и метаболизме цитокининов у
одноклеточных водорослей известно очень мало.
Объект исследования – зеленая одноклеточная водоросль хламидомонада
C. reinhardtii. Этот микроорганизм, интенсивно используемый в экспериментальных
исследованиях генетического контроля процессов фотосинтеза, является модельным
биологическим объектом, совмещающим в себе особенности генетических систем про- и
эукариот [Harris, 1989; Rochaix, 1995]. C. reinhardtii относят к зелёным водорослям
(Chlorophyta), порядка Chlamydomonadales (так известный как Volvoxcales), семейства
Chlamydomonadaceae. Она способна к трём типам питания: фототрофному,
миксотрофному и гетеротрофному. В отличие от высших растений, формирование
фотосинтетических мембран хлоропласта и синтез хлорофилла в клетках хламидомонады
происходит не только на свету, но и в темноте, – за счёт утилизации источников углерода
из питательной среды. Успешное использование C. reinhardtii в качестве модельного
объекта генетических исследований обусловлено такими особенностями ее биологии, как6
наличие полового размножения, короткий гаплофазный жизненный цикл и простота культивирования.
Целью работы стало изучение ревертанта R6-brs, у которого восстановление
биосинтеза хлорофилла на фоне мутации бесхлорофильности brs-1 в гене CHLH,
кодирующем большую субъединицу магний-хелатазы, произошло в результате
доминантной супрессорной мутации, тесно сцепленной с мутацией brs-1.
Для реализации поставленной цели было необходимо выполнить следующие задачи:
1. Освоение навыков работы с культурами клеток водоросли Chlamydomonas
reinhardtii, приготовления сред и методов культивирования.
2. Освоение молекулярно-биологических методов работы с водорослями.
3. Изучение морфологических особенностей ревертанта R6-brs.
4. Анализ экспрессии генов, кодирующих основные ферменты биосинтеза ХЛ и
цитокининов в клетках C. reinhardtii дикого типа и ревертанта в различных
условиях культивирования.
5. Поиск супрессорной мутации в геноме ревертанта R6-brs.
Генетическую детерминацию механизмов биосинтеза хлорофиллов и его регуляции
светом у модельного объекта генетики фотосинтеза – водоросли C. reinhardtii изучали на
модели мутантов по гену CHLH, кодирующему большую (H) субъединицу ключевого
фермента биосинтеза хлорофилла, магний-хелатазы. Предмет исследований – зеленый в
темноте и на свету ревертант R6-brs, полученный в результате УФ-мутагенеза клеток
оранжевого светочувствительного мутанта brs-1 по гену CHLH. У ревертанта R6-brs
восстановление биосинтеза хлорофилла на фоне мутации бесхлорофильности brs-1 в гене
CHLH, произошло в результате ядерной доминантной супрессорной мутации.
В ходе работы были изучены морфологические особенности штамма R6-brs.
Установлено, что клетки ревертанта формируют мелкие колонии. Для нормального роста
клеток ревертанта в питательную среду необходимо добавлять дрожжевой экстракт.
Объемы клеток ревертанта почти в 4.5 раза превышает таковой у дикого типа и время их
удвоения втрое больше показателей штамма дикого типа 137С. Методом проточной
цитометрии подтверждено, что клетки ревертанта не являются диплоидами. По-видимому,
крупный размер клеток R6-brs обусловлен продолжительным временем их роста без деления.
При изучении штамма ревертанта R6-brs был проведен анализ экспрессии генов
биосинтеза хлорофилла, который показал, что в условиях темноты транскрипция многих
исследованных нами генов идет скоординировано на одном уровне. При световой
индукции в клетках ревертанта наблюдалось многократное увеличение экспрессии генов
HEMA и CHLI2. В условиях постоянного освещения экспрессия генов GTS и HEMA у
штамма R6-brs соответствовала уровню дикого типа. Транскрипция гена CHLH была в
несколько раз выше, чем у дикого типа. У остальных исследованных генов биосинтеза
хлорофилла экспрессия на свету подавлена.
В работе были идентифицированы последовательности в геноме C. reinhardtii,
кодирующие ферменты, предположительно участвующие в синтезе цитокининов. На
основании этих последовательностей были созданы праймеры, с помощью которых
провели анализ экспрессии этих генов. Установлено, что транскрипция генов TRI1 и APT
усиливается светом. Экспрессия гена ADK у ревертанта максимальна в темноте и
ослабевает на свету. В условиях постоянного освещения в клетках R6-brs все три гены
экспрессируются слабее, чем у дикого типа.
Причиной фенотипических особенностей ревертанта может быть избыточное
содержание в его клетках эндогенных цитокининов. Анализ экспрессии генов биосинтеза63
цитокининов показал, что на свету в клетках ревертанта их экспрессии снижена, повидимому, за счет ингибирования эндогенными цитокининами.
Таким образом, в результате супрессорной мутации у ревертанта R6-brs был
восстановлен биосинтез хлорофилла, при этом нарушилась сложная регуляция
многоступенчатого синтеза тетрапирролов, что привело к серьезным изменениям на
фенотипическом уровне, затрагивающим процессы деления клеток
1. Аверина Н.Г., Яронская Е.Б. Биосинтез тетрапирролов в растениях. Минск:
«Белорусская навука», 2012. 413 с.
2. Лутова Л.А. Генетическая инженерия растений: свершения и надежды //
Соросовский Образовательный Журнал. 2000. Т. 6. С. 10–17.
3. Миронов А.Ф. Биосинтез тетрапиррольных пигментов // Соровский
образовательный журнал. 1998. Т. 7. С. 35–42.
4. Романенко Е.А., Косаковская И.В., Романенко П.А. Фитогормоны
микроводорослей: биологическая роль и участие в регуляции физиологических
процессов. Ч. ІI. Цитокинины и гиббереллины // Альгология. 2016. Т. 26. С.
203˗229.
5. Чекунова Е. М., Яронская Е. Б., Ярцева Н. В., Аверина Н. Г. Новые факторы
регуляции магний-хелатазы у зеленой водоросли Сhlamydomonas reinhardtii //
Физиология растений. 2014. Т. 61. С. 187–196.
6. Чекунова Е.М., Шалыго Н.В., Яронская Е.Б., Аверина Н.Г., Чунаев А.С. Регуляция
биосинтеза предшественников хлорофилла у мутантов зеленой водоросли
Сhlamydomonas reinhardtii // Биохимия. 1993. Т. 58. Вып. 9. С.70–73.
7. Юрина Н.П., Осипенкова О.В, Одинцова М.С. Тетрапирролы высших растений:
биосинтез, его регуляция и их роль в передаче ретроградных сигналов //
Физиология растений. 2012. Т. 59. C. 3–16.
8. Яронская Е.Б., Вершиловская И.В., Аверина Н.Г. Содержание зеатина и его
производных в проростках ячменя (Hordeum vulgare L.) с повышенным уровнем 5-
аминолевулиновой кислоты // Весці НАН Беларусі, сер. біял. навук. 2004. №3.
С.70–73.
9. Alberti M., Burke D. H., Hearst J. E. // Anoxygenic Photosynthetic Bacteria / R. E.
Blankenship, M. T. Madigan and C. E. Bauer, Eds.; Kluwer Academic Publishers:
Dordrecht, The Netherlands, 1995. P. 1083–1106.
10. Averina N.G., Yaronskaya E.B., Rassadina V.V., Walter G. Response of magnesium
chelatase activity in green pea (Pisum sativum L.) leaves to light, 5-aminolevulinic acid
and dipyridyl supply // J. Photochem. Photobiol. 1996. V. 36. P. 17–22.
11. Banerji D., Laloraya M.M. Chlorophyll formation in isolated pumpkin cotyledons in
presence of kinetin and chloramphenicol // Plant and Cell Physiology. 1967. V. 8. P.
263–268.66
12. Baroli I., Do A.D., Yamane T., Niyogi K.K. Zeaxanthin accumulation in the absence of a
functional xanthophyll cycle protects Chlamydomonas reinhardtii from photooxidative
stress // Plant Cell. 2003. V. 15. P. 992–1008.
13. Beale S. I. Enzymes of chlorophyll biosynthesis // Photosynthesis Research. 1999. V. 60.
P. 43–73.
14. Bollivar D.W., Suzuki J.Y., Beatty J.T., Dobrowolski J.M., Bauer C.E. Directed
mutational analysis of bacteriochlorophyll a biosynthesis in Rhodobacter capsulatus // J.
Mol. Biol. 1994. V. 237. P. 622–640.
15. Brenner W.G., Ramireddy E., Heyl A., Schmülling T. Gene regulation by cytokinin in
Arabidopsis // Front Plant Sci. 2012. V. 3. doi: 10.3389/fpls.2012.00008.
16. Brenner W.G., Romanov G.A., Köllmer I., Bürkle L., Schmülling T. Immediate-early and
delayed cytokinin response genes of Arabidopsis thaliana identified by genome-wide
expression profiling reveal novel cytokinin-sensitive processes and suggest cytokinin
action through transcriptional cascades // Plant J. 2005. V. 44. P. 314–333.
17. Brzezowski P., Sharifi M.N., Dent R.M., Morhard M.K., Niyogi K.K., Grimm B. Mg
chelatase in chlorophyll synthesis and retrograde signaling in Chlamydomonas
reinhardtii: CHLI2 cannot substitute for CHLI1 // J. Exp. Bot. 2016. V. 67. P. 3925–
3938.
18. Buchanan B.B., Balmer Y. Redox regulation: a broadening horizon // Annu. Rev. Plant.
Biol. 2005. V. 56. P. 187–220.
19. Cai L., Zhang L., Fu Q., Xu Z.F. Identification and expression analysis of cytokinin
metabolic genes IPTs, CYP735A and CKXs in the biofuel plant Jatropha curcas // PeerJ.
2018. 6:e4812.
20. Chekounova E., Voronetskaya V., Papenbrock J., Grimm B., Beck C.F. Characterization
of Chlamydomonas mutants defective in the H subunit of Mg-chelatase // Mol. Genet.
Genomics. 2001. V. 266. P. 363–373.
21. Cornah J.E., Roper J.M., Pal Singh D., Smith A.G. Measurement of ferrochelatase
activity using a novel assay suggests that plastids are the major site of haem biosynthesis
in both photosynthetic and nonphotosynthetic cells of pea (Pisum sativum L.) // Biochem.
J. 2002. V. 362. P. 423–432.
22. Cortleven A., Marg I., Yamburenko M.V., Schlicke H., Hill K., Grimm B., Schaller G.E.,
Schmülling T. Cytokinin Regulates the Etioplast-Chloroplast Transition through the TwoComponent Signaling System and Activation of Chloroplast-Related Genes // Plant
Physiol. 2016. V. 172. P. 464–478.67
23. Cortleven A., Schmülling T. Regulation of chloroplast development and function by
cytokinin // J Exp Bot. 2015. V. 66. P. 4999–5013.
24. D'Agostino I.B., Deruère J., Kieber J.J. Characterization of the response of the
Arabidopsis response regulator gene family to cytokinin // Plant Physiol. 2000. V. 124. P.
1706–1717.
25. Ferreira F.J., Kieber J.J. Cytokinin signaling // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. V. 8. P.
518–525.
26. Ferreira G.C. Ferrochelatase // Int. J. Biochem. Cell Biol. 1999. V. 31. P. 995–1000.
27. Fletcher R.A., Teo C., Ali A. Stimulation of chlorophyll synthesis in cucumber cotyledons
by benzyladenine // Canadian Journal of Botany-Revue Canadienne De Botanique. 1973.
V. 51. P. 937–939.
28. Fodje M.N., Hansson A., Hansson M., Olsen J.G., Gough S., Willows R.D., Al-Karadaghi
S. Interplay between an AAA module and an integrin I domain may regulate the function
of magnesium chelatase // J. Mol. Biol. 2001. V. 311. P. 111–122.
29. Frank H.A., Brudvig G.W. Redox functions of carotenoids in photosynthesis //
Biochemistry. 2004. V. 43. P. 8607–8615.
30. Fre´bortova J., Greplova M., Seidl M.F., Heyl A., Fre´bort I. Biochemical
characterization of puative adenylate dimethylallyltransferase and cytokinin
dehydrogenase from Nostoc sp. PCC 7120 // PLoS One. 2015. V. 10: e0138468.
31. Frébort I., Kowalska M., Hluska T., Frébortová J., Galuszka P. Evolution of cytokinin
biosynthesis and degradation // J. Exp. Bot. 2011. V. 62. P. 2431–2452.
32. Galuszka P., Frébortová J., Werner T., Yamada M., Strnad M., Schmülling T., Frébort I.
Cytokinin oxidase/dehydrogenase genes in barley and wheat: cloning and heterologous
expression // Eur. J. Biochem. 2004. V. 271. P. 3990–4002.
33. Gibson L.C, Marrison J.L., Leech R.M., Jensen P.E., Bassham D.C., Gibson M., Hunter
C.N. A putative Mg chelatase subunit from Arabidopsis thaliana cv C24. Sequence and
transcript analysis of the gene, import of the protein into chloroplasts, and in situ
localization of the transcript and protein // Plant Physiol. 1996. V. 111. P. 61–71.
34. Gibson L.C., Jensen P.E., Hunter C.N. Magnesium chelatase from Rhodobacter
sphaeroides: initial characterization of the enzyme using purified subunits and evidence
for a BchI-BchD complex // Biochem J. 1999. V. 337. P. 243–251.
35. Gorchein A. Cell-free activity of magnesium chelatase in Rhodobacter spheroides and
Rhodobacter capsulatus // Biochem. Soc. Trans. 1997. V. 25. P. 82S68
36. Gorchein A., Gibson L.C., Hunter C.N. Gene expression and control of enzymes for
synthesis of magnesium protoporphyrin monomethyl ester in Rhodobacter sphaeroides //
Biochem. Soc. Trans. 1993. V. 21. P. 201S.
37. Goslings D., Meskauskiene R., Kim C., Lee K.P., Nater M., Apel K. Concurrent
interactions of heme and FLU with Glu tRNA reductase (HEMA1), the target of
metabolic feedback inhibition of tetrapyrrole biosynthesis, in dark- and lightgrown
Arabidopsis plants // Plant J. 2004. V. 40. P. 957–967.
38. Grossman A.R. Chlamydomonas reinhardtii and photosynthesis: genetics to genomics //
Curr. Opin. Plant. Biol. 2000. V. 3. P. 132–137.
39. Grossman A.R., Lohr M., Im C.S. Chlamydomonas reinhardtii in the landscape of
pigments // Annu Rev Genet. 2004. V. 38. P. 119–173.
40. Grovenstein P.B., Wilson D.A., Lennox C.G., Smith K.P., Contractor A.A., Mincey J.L.,
Lankford K.D., Smith J.M., Haye T.C., Mitra M. Identification and molecular
characterization of a novel Chlamydomonas reinhardtii mutant defective in chlorophyll
biosynthesis // F1000Res. 2013. V. 2. doi: 10.12688/f1000research.2-138.v2.
41. Hansson A., Kannangara C.G., von Wettstein D., Hansson M. Molecular basis for
semidominance of missense mutations in the XANTHA-H (42-kDa) subunit of
magnesium chelatase // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999. V. 96. P. 1744–1749.
42. Hansson A., Willows R.D., Roberts T.H., Hansson M. Three semidominant barley
mutants with single amino acid substitutions in the smallest magnesium chelatase subunit
form defective AAA+ hexamers // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002. V. 99. P. 13944–
13949.
43. Hansson M., Kannangara C.G. ATPases and phosphate exchange activities in
magnesium chelatase subunits of Rhodobacter sphaeroides // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.
A. 1997. V. 94. P. 13351–13356.
44. Harris E.H. Chlamydomonas as a model organism // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol
Biol. 2001. V. 52. P. 363–406.
45. Harris E.H. The Chlamydomonas Sourcebook: a comprehensive guide to biology and
laboratory use. San Diego: California, 1989. 789 p.
46. Havaux M., Niyogi K.K. The violaxanthin cycle protects plants from photooxidative
damage by more than one mechanism // Proc Natl Acad Sci USA. 1999. V. 96. P. 8762–
8767.
47. Henningsen K.W., Boynton J.E., Wettstein D. v. Mutants at xantha and albina loci in
relation to chloroplast biogenesis in barley (Hordeum vulgare L.) // The Royal Danish
Academy of Sciences and Letters: Copenhagen. 1993. V. 42. P. 165–166.69
48. Houba-Hérin N., Pethe C., d'Alayer J., Laloue M. Cytokinin oxidase from Zea mays:
purification, cDNA cloning and expression in moss protoplasts // Plant J. 1999. V. 17. P.
615–626.
49. Hudson A., Carpenter R., Doyle S., Coen E.S. Olive: a key gene required for chlorophyll
biosynthesis in Antirrhinum majus // EMBO J. 1993. V.12. P. 3711–3719.
50. Hunter G.A., Al-Karadaghi S., Ferreira G.C. FERROCHELATASE: THE
CONVERGENCE OF THE PORPHYRIN BIOSYNTHESIS AND IRON TRANSPORT
PATHWAYS // J. Porphyr. Phthalocyanines. 2011. V. 15. P. 350–356.
51. Hwang I., Sheen J. Two-component circuitry in Arabidopsis cytokinin signal transduction
// Nature. 2001. V.413. P. 383–389.
52. Inoue T., Higuchi M., Hashimoto Y., Seki M., Kobayashi M., Kato T., Tabata S.,
Shinozaki K., Kakimoto T. Identification of CRE1 as a cytokinin receptor from
Arabidopsis // Nature. 2001. V. 409. P. 1060–1063.
53. Jensen P., Stummann B., Hansen N., Karlebjerg K., Henningsen K. Characterization of a
gene for a Mg-chelatase subunit from Synechocystis PCC 6803 // Plant. Mol. Biol. 1996.
V. 30. P. 1075–1076.
54. Jensen P.E., Gibson L C.D., Henningsen K.W., Hunter C.N. Expression of the chlI, chlD,
and chlH Genes from the Cyanobacterium SynechocystisPCC6803 in Escherichia
coli and Demonstration That the Three Cognate Proteins Are Required for Magnesiumprotoporphyrin Chelatase Activity // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. P. 16662–16667.
55. Jensen P.E., Gibson L.C., Hunter C.N. ATPase activity associated with the magnesiumprotoporphyrin IX chelatase enzyme of Synechocystis PCC6803: evidence for ATP
hydrolysis during Mg2+ insertion, and the MgATP-dependent interaction of the ChlI and
ChlD subunits // Biochem. J. 1999. V. 339. P. 127–134.
56. Jensen P.E., Reid J.D., Hunter C.N. Modification of cysteine residues in the ChlI and
ChlH subunits of magnesium chelatase results in enzyme inactivation // Biochem. J.
2000. V. 352. P. 435–441.
57. Jensen P.E., Willows R.D., Petersen B.L., Vothknecht U.C., Stummann B.M., Kannangara
C.G., von Wettstein D., Henningsen K.W. Structural genes for Mg-chelatase subunits in
barley: Xantha-f, -g and –h // Mol. Gen. Genet. 1996. V. 250. P. 383–94.
58. Kakimoto T. Identification of plant cytokinin biosynthetic enzymes as dimethylallyl
diphosphate:ATP/ADP isopentenyltransferases // Plant Cell Physiol. 2001. V. 42. P. 677–
685.70
59. Karger G.A., Reid J.D., Hunter C.N. Characterization of the binding of deuteroporphyrin
IX to the magnesium chelatase H subunit and spectroscopic properties of the complex //
Biochemistry. 2001. V. 40. P. 9291–9299.
60. Kim H.J., Ryu H., Hong S.H., Woo H.R., Lim P.O., Lee I.C., Sheen J., Nam H.G., Hwang
I. Cytokinin-mediated control of leaf longevity by AHK3 through phosphorylation of
ARR2 in Arabidopsis // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. V. 103. P. 814–819.
61. Koncz C., Mayerhofer R., Koncz-Kalman Z., Nawrath C., Redei G.P., Schell J. Isolation
of a gene encoding a novel chloroplast protein by T-DNA tagging in Arabidopsis
thaliana // EMBO J.1990. V. 9. P. 1337–1346.
62. Korszun Z.R., Knight C., Chen C.M. A Stereochemical Model for Cytokinin Activity //
FEBS Lett. 1989. V. 243. P. 53–56.
63. Kurakawa T., Ueda N., Maekawa M., Kobayashi K., Kojima M., Nagato Y., Sakakibara
H. and Kyozuka J. Direct control of shoot meristem activity by a cytokinin-activating
enzyme // Nature. 2007. V. 445. P. 652–655.
64. Kuroda H., Masuda T., Fusada N., Ohta H., Takamiya K. Cytokinin-induced
transcriptional activation of NADPH-protochlorophyllide oxidoreductase gene in
cucumber // Journal of Plant Research. 2001. V. 114. P. 1–7.
65. Kuroda H., Masuda T., Ohta H., Shioi Y., Takamiya K. Effects of light, developmental
age and phytohormones on the expression of the gene encoding NADPHprotochlorophyllide oxidoreductase in Cucumis sativus // Plant Physiology and
Biochemistry. 1996. V. 34. P. 17–22.
66. Kuroha T., Tokunaga H., Kojima M., Ueda N., Ishida T., Nagawa S., Fukuda H.,
Sugimoto K. and Sakakibara H. Functional analyses of LONELY GUY cytokininactivating enzymes reveal the importance of the direct activation pathway in Arabidopsis
// Plant Cell. 2009. V. 21. P. 3152–3169.
67. Kusnetsov V., Herrmann R.G., Kulaeva O.N., Oelmüller R. Cytokinin stimulates and
abscisic acid inhibits greening of etiolated Lupinus luteus cotyledons by affecting the
expression of the light-sensitive protochlorophyllide oxidoreductase // Molecular and
General Genetics. 1998. V. 259. P. 21–28.
68. Larkin R.M., Alonso J.M., Ecker J.R., Chory J. GUN4, a regulator of chlorophyll
synthesis and intracellular signaling // Science. 2003. V. 299. P. 902–906.
69. Lee J.O., Bankston L.A., Arnaout M.A., Liddington R.C. Two conformations of the
integrin A-domain (I-domain): a pathway for activation? // Structure. 1995. V. 12. P.
1333–1340.71
70. Lew R., Tsuji H. Effect of benzyladenine treatment duration on δ-aminolevulinic-acid
accumulation in the dark, chlorophyll lag phase abolition, and long-term chlorophyll
production in excised cotyledons of dark-grown cucumber seedlings // Plant Physiology.
1982. V. 69. P. 663–667.
71. Lewis L.A., McCourt R.M. Green algae and the origin of land plants // American Journal
of Botany. 2004. V. 91. P. 1535–1556.
72. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time
quantitative PCR and the 2−∆∆CT method // Methods. 2001. V. 25. P. 402–408.
73. Lohr M., Im C.S., Grossman A.R. Genome-based examination of chlorophyll and
carotenoid biosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii // Plant Physiol. 2005. V. 138. P.
490–515.
74. Lu Y., Tarkowská D., Turečková V., Luo T., Xin Y., Li J., Wang Q., Jiao N., Strnad M., Xu
J. Antagonistic roles of abscisic acid and cytokinin during response to nitrogen depletion
in oleaginous microalga Nannochloropsis oceanica expand the evolutionary breadth of
phytohormone function // Plant J. 2014. V. 80. P. 52–68.
75. Lu Y., Xu J. Phytohormones in microalgae: a new opportunity for microalgal
biotechnology? // Trends in Plant Science. 2015. V. 20. P. 273˗282.
76. Luo D., Coen E.S., Doyle S., Carpenter R. Pigmentation mutants produced by transposon
mutagenesis in Antirrhinum majus // Plant J. 1991. V. 1. P. 59–69.
77. Ma Y.Z., Holt N.E., Li X.P., Niyogi K.K., Fleming G.R. Evidence for direct carotenoid
involvement in the regulation of photosynthetic light harvesting // Proc Natl Acad Sci
USA. 2003. V. 100. P. 4377–4382.
78. Masuda T. Recent overview of the Mg branch of the tetrapyrrole biosynthesis leading to
chlorophylls // Photosynth Res. 2008. V. 96. P. 121–143.
79. Masuda T., Komine Y., Inokuchi H., Kannangara C.G., Tsuji H. Sequence and expression
of tRNA glu gene of cucumber chloroplast genome // Plant Physiology and Biochemistry.
1992. V. 30. P. 235–243.
80. Masuda T., Ohta H., Shioi Y., Tsuji H., Takamiya K. Stimulation of glutamyl-transfer
RNA reductase activity by benzyladenine in greening cucumber cotyledons // Plant and
Cell Physiology. 1995. V. 36. P. 1237–1243.
81. Masuda T., Tanaka R., Shioi Y., Takamiya K., Kannangara C.G., Tsuji. H. Mechanism of
benzyladenine-induced stimulation of the synthesis of 5-aminolevulinic acid in greening
cucumber cotyledons - benzyladenine increases levels of plastid tRNA-glu // Plant and
Cell Physiology. 1994. V. 35. P. 183–188.72
82. Meskauskiene R., Apel K. Interaction of FLU, a negative regulator of tetrapyrrole
biosynthesis, with the glutamyl-tRNA reductase requires the tetratricopeptide repeat
domain of FLU // FEBS Lett. 2002. V. 532. P. 27–30.
83. Meskauskiene R., Nater M., Goslings D., Kessler F., Op den Camp R., Apel K. FLU: A
negative regulator of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis thaliana // Proc. Natl. Acad.
Sci. USA. 2001. V. 98. P. 12826–12831.
84. Michels C.A. Genetic Techniques for Biological Research: A Case Study Approach. John
Wiley & Sons, Ltd. 2002. 254 p.
85. Miyata S., Urao T., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. Characterization of genes for
two-component phosphorelay mediators with a single HPt domain in Arabidopsis
thaliana // FEBS Lett. 1998. V. 437. P. 11–14.
86. Miyawaki K., Matsumoto-Kitano M., Kakimoto T. Expression of cytokinin biosynthetic
isopentenyltransferase genes in Arabidopsis: tissue specificity and regulation by auxin,
cytokinin, and nitrate // Plant J. 2004. V. 37. P. 128–138.
87. Mok D.W., Mok D.C. Cytokinin metabolism and action // Annu. Rev. Plant Physiol. Mol.
Biol. 2001. V. 52. P. 89–118.
88. Mou S., Zhang X., Miao J., Zheng Z., Xu D., Ye N. Reference genes for gene expression
normalization in Chlamydomonas sp. ICE-L by quantitative real-time RT-PCR // J. Plant
Biochem. Biotechnol. 2015. V. 24. P. 276–282.
89. Murgola, E.J. tRNA, suppression and the code // Annu. Rev. Genet. 1985. V. 19. P. 57–
80.
90. Nouraini, S., Xu, D., Nelson, S., Lee, M., Friesen, J.D. Genetic evidence for selective
degradation of RNA polymerase subunits by the 20S proteasome in Saccharomyces
cerevisiae // Nucleic Acids Res. 1997. V. 25. P. 3570–3579.
91. Papenbrock J., Mock H.P., Tanaka R., Kruse E., Grimm B. Role of magnesium chelatase
activity in the early steps of the tetrapyrrole biosynthetic pathway // Plant Physiol. 2000.
V. 122. P. 1161–1169.
92. Park W.K., Yoo G., Moon M., Kim C.W., Choi Y.E., Yang J.W. Phytohormone
supplementation significantly increases growth of Chlamydomonas reinhardtii cultivated
for biodiesel production // Appl. Biochem. Biotechnol. 2013. V. 171. P. 1128˗1142.
93. Peter E., Grimm B. GUN4 is required for posttranslational control of plant tetrapyrrole
biosynthesis // Mol. Plant. 2009. V. 2. P. 1198–1210.
94. Petersen B.L., Jensen P.E., Gibson L.C., Stummann B.M., Hunter C.N., Henningsen K.W.
Reconstitution of an Active Magnesium Chelatase Enzyme Complex from the bchI, -D,73
and -H Gene Products of the Green Sulfur Bacterium Chlorobium vibrioforme Expressed
in Escherichia coli // J. Bacteriol. 1998. V. 180. P. 699–704.
95. Petersen B.L., Kannangara C.G., Henningsen K.W. ATPase and Phosphate Exchange
Activities in Mg-Chelatase Subunits of Chlorobium and Synechocystis // Photosynth.:
Mech. Eff. 1998. V. 4. P. 3241–3244.
96. Petersen B.L., Moller M.G., Jensen P.E., Henningsen K.W. Identification of the Xan-g
gene and expression of the Mg-chelatase encoding genes Xan-f, -g and -h in mutant and
wild type barley (Hordeum vulgare L.) // Hereditas. 1999. V. 131. P. 165–170.
97. Pils B., Heyl A. Unraveling the Evolution of Cytokinin Signaling // Plant Physiol. 2009.
V. 151. P. 782˗791.
98. Pöpperl G., Oster U., Blos I., Rüdiger W. Magnesium Chelatase of Hordeum vulgare L.
Is Not Activated by Light but Inhibited by Pheophorbide // Z. Naturforsch. 1997. V. 52.
P. 144–152.
99. Prelich, G. Suppression mechanisms: themes from variations // Trends Genet. 1999. V.
15. P. 261–266.
100. Reid J.D., Hunter C.N. Magnesium-dependent ATPase activity and cooperativity
of magnesium chelatase from Synechocystis sp. PCC6803 // J. Biol. Chem. 2004. V. 279.
P. 26893–26899.
101. Rissler H.M., Collakova E., DellaPenna D., Whelan J., Pogson B.J. Chlorophyll
biosynthesis. Expression of a second chl I gene of magnesium chelatase in Arabidopsis
supports only limited chlorophyll synthesis // Plant Physiol. 2002. V. 128. P. 770–779.
102. Rochaix J.-D. Chlamydomonas as the photosynthetic yeast // Annu. Rev. Genet.
1995. V. 29. P. 209–230.
103. Rochaix J.D. Chlamydomonas, a model system for studying the assembly and
dynamics of photosynthetic complexes // FEBS Lett. 2002. V. 529. P. 34–38.
104. Romanov G.A. Cytokinins and tRNA: A New Insight into an Old Problem // Sov.
Plant Physiol. 1990. V. 37. P. 922–935.
105. Romanov G.A. How Do Cytokinins Affect the Cell? // Russian Journal of Plant
Physiology. 2009. V. 56. P. 268–290.
106. Romanov G.A. How Do Cytokinins Affect the Cell? // Russian Journal of Plant
Physiology. 2009. V. 56. P. 268–290.
107. Sakai H., Honma T., Aoyama T., Sato S., Kato T., Tabata S., Oka A. ARR1, a
transcription factor for genes immediately responsive to cytokinins // Science. 2001. V.
294. P. 1519–1521.74
108. Sandrock, T.M., O'Dell, J.L., Adams, A.E. Allele-specific suppression by
formation of new protein–protein interactions in yeast // Genetics. 1997. V. 147. P. 1635–
1642.
109. Sawicki A., Zhou S., Kwiatkowski K., Luo M., Willows R.D. 1-N-histidine
phosphorylation of ChlD by the AAA+ ChlI2 stimulates magnesium chelatase activity in
chlorophyll synthesis // Biochem J. 2017. V. 474. P. 2095–2105.
110. Schmülling T., Werner T., Riefler M., Krupková E., Bartrina y Manns I. Structure
and function of cytokinin oxidase/dehydrogenase genes of maize, rice, Arabidopsis and
other species // J. Plant Res. 2003. V. 116. P. 241–252.
111. Sirijovski N., Olsson U., Lundqvist J., Al-Karadaghi S., Willows R.D., Hansson M.
ATPase activity associated with the magnesium chelatase H-subunit of the chlorophyll
biosynthetic pathway is an artefact // Biochem. J. 2006. V. 400. P. 477–484.
112. Srivastava A., Lake V., Nogaj L.A., Mayer S.M., Willows R.D., Beale S.I. The
Chlamydomonas reinhardtii gtr gene encoding the tetrapyrrole biosynthetic enzyme
glutamyl-trna reductase: structure of the gene and properties of the expressed enzyme //
Plant Mol. Biol. 2005. V. 58. P. 643–658.
113. Stirk W.A., Ördög V., Novák O., Rolcik J., Strnad M., van Staden J. Auxin and
cytokinin relationships in 24 microalgal strains // Journal of Phycology. 2013. V. 49. P.
459–467.
114. Stirk W.A., van Staden J., Novák O., Doležal K., Strnad M., Dobrev P.I., Sipos G.,
Ördög V., Bálint P. Changes in endogenous cytokinin concentrations in Chlorella
(Chlorophyceae) in relation to light and the cell cycle // Journal of Phycology. 2011. V.
47. P. 291–301.
115. Strand A., Asami T., Alonso J., Ecker J.R., Chory J. Chloroplast to nucleus
communication triggered by accumulation of Mg-protoporphyrin IX // Nature. 2003. V.
421. P. 79–83.
116. Strnad M. The Aromatic Cytokinins // Physiol. Plant. 1997. V. 101. P. 674–688.
117. Sugiura M. Promotion of chlorophyll synthesis by kinetin // Botanical Magazin
Tokyo. 1963. V. 76. P. 309–310.
118. Susek R.E., Ausubel F.M., Chory J. Signal transduction mutants of Arabidopsis
uncouple nuclear CAB and RBCS gene expression from chloroplast development // Cell.
1993. V. 74. P. 787–799.
119. Takei K., Sakakibara H., Sugiyama T. Identification of Genes Encoding Adenylate
Isopentenyltransferase, a Cytokinin Biosynthesis Enzyme, in Arabidopsis thaliana // J.
Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 26405– 26410.75
120. Takei K., Sakakibara H., Taniguchi M., Sugiyama T. Nitrogen-dependent
accumulation of cytokinins in root and the translocation to leaf: implication of cytokinin
species that induces gene expression of maize response regulator // Plant Cell Physiol.
2001. V. 42. P. 85–93