Группа ученых из России, Германии и США обобщила данные о влиянии фитогормона ауксина на развитие растения, сообщает лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики Новосибирского государственного университета (НГУ).

В своей работе биологи использовали как результаты экспериментальных исследований, так и математического моделирования. Подобные работы, развивающие понимание биохимии растений, со временем позволят тонко регулировать развитие растений для нужд человека.

"В нашей работе мы рассмотрели сложный регуляторный контур действия одного из главных фитогормонов ауксина - схему того, как он на молекулярном уровне управляет активностью генов, ключевых для развития семени, отдельных органов растений (корня, стебля) и всего организма в целом", - сказал первый автор обзорной статьи, опубликованной в журнале Trends in Plant Science, заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, а также заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений Института цитологии и генетики СО РАН Виктория Миронова.

Сложность системы
В схеме работы ауксина очень много участников и различных биохимических реакций. Так, появление гормона в клетках одновременно и запускает синтез определенных белков, и активирует гены-ингибиторы, с другой стороны замедляющие синтез тех же самых белков. Поэтому для исследования ауксина используются различные математические модели.

"В нашем контуре обилие участников: множество транскрипционных факторов - белков, обеспечивающих активацию генов, их ингибиторов, различных модуляторов и, конечно, сам ауксин, - рассказала Миронова. - И поэтому его крайне трудно исследовать классическими методами генетики с выключением генов: мы ломаем какой-то определенный ген, а ничего не происходит, потому что есть множество дублирующих путей, которые не допускают сильных изменений из-за поломки только одного гена".


 

Математическое моделирование
Системно приступить к анализу всего этого многообразия и наконец понять, как развивается растение, позволяют только методы математического моделирования. К примеру, в одном из исследований, описанном в обзоре, сначала предсказали, что в некоторых тканях активности ауксин-чувствительных генов должны осциллировать, а потом этот эффект нашли экспериментально в кончиках корней, где каждые шесть часов периодически то уменьшается то увеличивается активность генов, связанных с формированием боковых корней.

Таким образом, математическое моделирование уже сейчас помогает заглянуть в закрытую для экспериментов пограничную область перехода от молекулярного уровня организации растения к клеточному. Авторы обзора полагают, что уже в ближайшем будут появляться, как подобные, так и еще более сложные модели, заполняющие информационные пустоты сразу на трех уровнях организации живого - между молекулярным уровнем и клеточным, между клеточным и тканевым и между тканевым и организменным.

Со временем с помощью подобных моделей можно будет разработать методы тонкой регуляции растений для, например, развития им корней и побегов в условиях неблагоприятной среды или получения плодов с нужной скоростью и питательным составом.

Источники

Математическое моделирование показало, как фитогормон ауксин управляет развитием растений
1nnc.net, 27/02/2017
Математическое моделирование показало, как фитогормон ауксин управляет развитием растений
Cokrat.ru, 27/02/2017
Как математические методы помогают биологам заглянуть в «пограничные» области в развитии живых организмов
НГУ (nsu.ru), 28/02/2017
Математические методы помогли биологам заглянуть в "пограничные" области в развитии организмов
Km.ru, 28/02/2017
Математические методы помогли биологам заглянуть в "пограничные" области в развитии организмов
Брянские новости (bragazeta.ru), 28/02/2017
Ученые рассказали, как фитогормон ауксин влияет на развитие растений
BNews.kz, 27/02/2017
Математическое моделирование показало, как фитогормон ауксин управляет развитием растений
VN (vigornews.ru), 27/02/2017
Математическое моделирование показало, как фитогормон ауксин управляет развитием растений
News.hi.ru, 27/02/2017
Новосибирские биологи разгадали ген для выращивания растений через компьютер
Vestisibiri.ru, 01/03/2017
Новосибирские биологи разгадали ген для выращивания растений через компьютер
Gorodskoyportal.ru/novosibirsk, 01/03/2017
Как математические методы помогают биологам заглянуть в "пограничные" области в развитии живых организмов
Монависта (novosibirsk.monavista.ru), 28/02/2017
Для исследовании влияния фитогормона ауксина на развитие растений ученые применили методы математического моделирования
Научная Россия, 05/03/2017

Похожие новости

  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    456
  • 11/09/2018

    В Новосибирске биологи обсудят метод, изменяющий реальность

    ​В технопарке новосибирского Академгородка открылся международный конгресс «CRISPR—2018», посвященный этому методу геномного редактирования. На конгресс съехалось около 360 ученых из США, Франции, Германии, Северной Кореи, Турции, Казахстана, Беларуси и 16 городов России, включая Москву и Санкт-Петербург.
    261
  • 10/08/2018

    Ученые установили, что боли в спине связаны с генами и депрессией

    Коллектив ученых из России (Институт цитологии и генетики СО РАН и Новосибирский государственный университет), Великобритании, США и Нидерландов провел масштабное полногеномное исследование ассоциаций болей в пояснице и различных других состояний.
    315
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    678
  • 05/07/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция по высокопроизводительному секвенированию в геномике

    ​​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН представили новые методы, использующие NGS секвенирование, уникальные для нашей страны, на II Всероссийской конференции "Высокопроизводительное секвенирование в геномике", прошедшей в новосибирском Академгородке.
    1220
  • 19/09/2016

    Михаил Федорук: наше сотрудничество с Таиландом развивается с хорошей динамикой

    ​Исследовательский центр продовольственной безопасности (НГУ) и Школа биоресурсов и технологий Технологического университета им. Короля Монгкута Тонбури (Таиланд) уже осуществляют ряд совместных проектов.
    1517
  • 04/10/2018

    Дела хозяйские

    Существует стереотип, что паразитарные заболевания – удел стран «третьего мира», сохранивших черты доиндустриальной эпохи. Но так ли это на самом деле? Насколько реальна угроза описторхоза для жителей вполне современных сибирских мегаполисов? И почему большое количество западных ученых занимаются исследованиями в области паразитологии.
    187
  • 06/09/2016

    Бельгийский ученый выступит в Новосибирске с лекцией о вкладе геномных технологий в селекцию животных

    ​Приглашаем на лекцию ученого мирового уровня, профессора генетики и геномики факультета ветеринарной медицины университета г. Льеж, Бельгия, Мишеля Жоржа The impact of genomics in animal breeding (Вклад геномных технологий в селекцию животных).
    1504
  • 20/02/2018

    Книга про эксперимент по доместикации лисиц удостоена престижной международной премии

    ​Совместная работа Людмилы Трут (ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН) и американского исследователя Ли Дугаткина была удостоена премии, которую считают аналогом "Оскара" в области научно-популярной литературы.
    623
  • 12/10/2016

    АлтГУ и ИЦиГ СО РАН развивают сотрудничество

    ​Алтайский государственный университет совместно с Федеральным исследовательским центром Институтом цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук приступает к реализации научно-образовательного проекта по селекции и семеноводству.
    1697