В дополнение к большему количеству колосков на колос, нулевой мутант ful2- дает большее количество цветков на колосок. цветков на колоск, чем контроль Kronos, эффект, который не наблюдался для vrn1- null (рис.2A) или ful3- null (рис. S10A). Среднее увеличение числа цветков было одинаковым у ful2- нулевых (1,3 цветков) и ful2ful3- нулевых (0,9 цветков), что позволяет предположить, что FUL3 имеет ограниченное влияние на этот признак. Несмотря на некоторую неоднородность в распределении колосков с лишними цветочками среди колосков, различия между контролем и нулевыми мутантами ful2- были значительными во всех положениях колосков (рис. S10B).

Ранее сообщалось о подобном увеличении количества цветков на колоске у растений Kronos, сверхэкспрессирующих miRNA172 под промотором UBIQUITIN (Debernardi et al., 2017). Для изучения генетических взаимодействий между Ubi :: miR172 и ful2- null мы скрестили трансгенные и мутантные линии и изучили их влияние на количество цветков в потомстве с помощью двухфакторного факторного дисперсионного анализа. Мы обнаружили существенные различия в среднем числе цветков для ful2- нулевых и Ubi :: miR172 ( P < 0,01), а также незначительно значимое взаимодействие ( P < 0,0435), которое можно визуализировать на графике взаимодействия в Инжир.S10C. Различия в среднем числе цветков между ful2 -null и контролем дикого типа были больше (и более вариабельны) в Ubi :: miR172 , чем в нетрансгенном фоне (рис. S10C). Это синергетическое взаимодействие предполагает, что miRNA172 и FUL2 могут контролировать количество цветков общим путем. Как мутантные, так и трансгенные линии показали гетерогенность между колосками в расположении колосков с увеличенным количеством цветков (рис.S10D-F).

Основываясь на его положительном влиянии на количество цветков на колосок и колосков на колос (и на его небольшое влияние на время колошения), мы выбрали мутант ful2 -null для оценки в повторном полевом эксперименте. По сравнению с контролем нуль-мутант ful2- давал на 20% больше колосков на колос ( P = 0,0002) и на 9% больше зерен на колос ( P = 0,05), что привело к увеличению на 31% количество зерен в колосе ( P = 0.0002; Рис. 4F). Хотя отчасти положительный эффект на урожай зерна был компенсирован снижением средней массы зерна на 19% ( P = 0,0012), мы наблюдали небольшое чистое увеличение общей массы зерна на один колос на 6% ( P = 0,09; Рис. 4F). Эта отрицательная корреляция между количеством зерен и массой зерен предполагает, что в данном конкретном генотипе по сочетанию среды урожайность зерна была более ограничена «источником» (произведенным и транспортируемым крахмалом), чем «поглотителем» (количеством и размером зерен).

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты этого исследования показали, что гены пшеницы VRN1 , FUL2 и FUL3 имеют перекрывающиеся функции в удлинении стебля, времени цветения и развитии колоса, которые обсуждаются отдельно в следующих разделах.

Мутации в

Мы обнаружили очень значимые эффекты VRN1 , FUL2 и FUL3 на высоту растений и значимые синергетические взаимодействия (рис.1А, В). Эти результаты предполагают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 имеют избыточные функции в регулировании удлинения ствола, и что их индивидуальные эффекты усиливаются в отсутствие других паралогов. О значительном уменьшении высоты растений также сообщалось для мутантов риса mads14 (12,2%) и mads15 (9,0%), а также двойного мутанта (43,8%), что свидетельствует о сохранении функции злаков (Wu et al. ., 2017).

Хотя молекулярные механизмы, с помощью которых эти гены влияют на удлинение стебля, в настоящее время неизвестны, косвенный способ, которым они могут способствовать этому признаку, заключается в их сильном влиянии на регуляцию FT1 (рис. S5), который связан с активация генов биосинтеза гибберелловой кислоты (GA) в развивающемся спайке (Pearce et al., 2013). Недавнее исследование показало, что рис HEADING DATE 3 ( Hd3 ) и RICE FLOWERING LOCUS T 1 ( RFT1 ), ортологи пшеницы FT1 , могут повысить чувствительность стебля к GA за счет снижения PREMATURE INTERNODE. Экспрессия ELONGATION 1 ( PINE1 ) в SAM и сжатой ножке (Gómez-Ariza et al. , 2019). У Arabidopsis ряд генов, участвующих в гормональных путях, являются прямыми мишенями для FUL, что может объяснять более короткий стебель и междоузлия, обнаруженные у мутанта ful (Bemer et al., 2017). Характеристика прямых ДНК-мишеней и белковых интеракторов VRN1, FUL2 и FUL3 может пролить свет на механизмы, ответственные за консервативную роль этих генов в росте растений в травах.

Мутации в

VRN1 — один из основных генов, контролирующих естественные вариации времени цветения пшеницы (Fu et al., 2005; Киппес и др., 2016; Ян и др., 2003; Zhang et al., 2008), поэтому неудивительно, что vrn1- null задерживают время заголовка более чем на ful2- null или ful3- null. Хотя сильный аллель Vrn-A1 для весеннего роста маскирует меньшие эффекты FUL2 и FUL3 (рис. 1A-C), на фоне vrn1 -null, ful2- null и У нулевых мутантов ful3- отмечена задержка начала цветения и увеличение количества листьев (рис.1B, F), что указывает на то, что FUL2 и FUL3 сохранили некоторую остаточную функциональность в отношении ускорения времени цветения пшеницы. Это было дополнительно подтверждено ускоренным цветением трансгенных растений Ubi :: FUL2 и Ubi :: FUL3 (рис. S4A, B). Аналогичные результаты были получены для Brachypodium distachyon и риса. В Brachypodium сверхэкспрессия VRN1 (Ream et al., 2014), FUL2 или FUL3 (Li et al., 2016) ускоряет цветение, а подавление VRN1 задерживает цветение по сравнению с нетрансгенными контролями (Woods et al., 2016). У риса сверхэкспрессия MADS15 также ускоряет цветение (Lu et al., 2012). Эти результаты предполагают консервативную роль этих генов в регуляции времени цветения трав.

Предыдущие исследования показали значительное генетическое взаимодействие между пшеницей VRN1 и VRN2 в регулировании времени колошения (Tranquilli and Dubcovsky, 2000). Это исследование показывает, что аналогичные взаимодействия существуют между FUL2 и VRN2 (рис. S4C, D). Популяция тетраплоидной пшеницы с сегрегацией VRN1 , FUL2 и VRN2 выявила очень значимые двусторонние и трехсторонние взаимодействия между этими генами, что указывает на то, что влияние каждого из этих генов на время колошения зависит от конкретной комбинации. аллелей, присутствующих для двух других. Предыдущие исследования показали, что часть способности VRN1 ускорять цветение зависит от его способности подавлять VRN2 (Chen and Dubcovsky, 2012).Большее влияние на время заголовка трансгена Ubi :: FUL2 в присутствии функционального аллеля Vrn2 , чем на нулевом фоне vrn2- (рис. S4C, D), предполагает, что FUL2 репрессия VRN2 также может способствовать ускорению заголовка.

Интересно, что мутации в VRN1 , FUL2 и FUL3 были связаны с отложенной индукцией FT1 даже в отсутствие функциональных аллелей VRN2 (рис.S5). Линии, несущие аллель VRN1 дикого типа, показали высокие уровни FT1 в листьях на шесть недель раньше, чем линии, несущие нулевой аллель vrn1-, и зацвели на 37 дней раньше. Среди линий, несущих нулевой аллель vrn1-, линии с мутациями как в FUL2 , так и в FUL3 показали последнюю индукцию FT1 (рис. S5C, D) и имели на 3,3 листа больше (за исключением листьев в колосе -подобная структура; рис. 1Б). Однако в 14-недельных нулевых растениях vrn1ful2ful3- транскриптов FT1 все еще достигали более высоких уровней, чем ACTIN. Эти результаты показывают, что VRN1, FUL2 и FUL3 являются положительными регуляторами транскрипции FT1 , но они не важны для его экспрессии в листьях. Также было показано, что

FT1 является положительным регулятором экспрессии VRN1 как в листьях, так и в SAM. Естественные вариации или эксперименты по трансформации, которые влияют на уровни транскрипта FT1 в листьях, всегда связаны с параллельными изменениями в экспрессии VRN1 (Lv et al., 2014; Yan et al., 2006). Взятые вместе, эти результаты предполагают существование петли положительной регуляторной обратной связи, в которой каждый ген действует как положительный регулятор другого. Хотя эта петля обратной связи может быть опосредована в некоторых случаях VRN2 (Distelfeld et al., 2009a), результаты этого исследования и Shaw et al. (2019) на фоне vrn2 -null предполагают существование петли положительной обратной связи, которая работает независимо от VRN2 . Эта гипотеза подтверждается способностью белкового комплекса FT1 – FDL2–14-3-3C связываться с промотором VRN1 пшеницы in vitro (Li et al., 2015) и VRN1 для связывания с промотором FT1 в экспериментах с ChIP-seq (Deng et al., 2015). Исследования на рисе предполагают возможность подобной регуляторной петли обратной связи между ортологичными генами (Kobayashi et al., 2012).

RNA in situ исследования гибридизации на ранних стадиях развития соцветий в Lolium temulentum (Gocal et al., 2001), пшеницы и овса (Preston and Kellogg, 2008), а также злаковых трав (Preston et al., 2009) показали экспрессию VRN1 и FUL2 в IM, боковых SM и FM. Точно так же трансгенные растения ячменя, трансформированные промотором VRN-h2 , слитым с GFP, проявляли флуоресценцию в трех меристемах (Alonso-Peral et al., 2011). VRN1, FUL2 и FUL3 могут взаимодействовать с разными партнерами MADS-бокса в IM, SM и FM и, следовательно, мутации в этих генах могут изменять разные функции в разных меристемах.

Значительное влияние VRN1 , FUL2 и FUL3 на время переходов от вегетативной SAM к IM и от IM к терминальному колоску указывает на то, что эти гены играют важную роль в приобретении и прекращении идентичности IM. . На ранних стадиях развития спайков как vrn1ful2- null, так и vrn1ful2ful3- null-мутанты демонстрировали удлиненную структуру с двумя гребнями с латеральными меристемами, организованными в виде дистичного филлотаксиса, которые были подобны контролю Kronos (рис.3A-C), и оба мутанта имели рахис, сходный с нормальным колосовидным позвонком (фиг. 2B). Эти результаты предполагают, что эти функции IM не были нарушены комбинированными мутациями в VRN1 , FUL2 и FUL3 .

После стадии двойного гребня развитие латеральных меристем резко разошлось у vrn1ful2- нулевых и vrn1ful2ful3- нулевых мутантов по сравнению с нулевым контролем vrn1-. В vrn1- null верхние гребни переходили в SM, которые генерировали нормальные колоски, тогда как в vrn1ful2ful3- null они переходили в боковые VM, которые генерировали побеги соцветий (которые мы интерпретируем как идентичность пазушной меристемы по умолчанию).Нулевой мутант vrn1ful2- генерировал промежуточную структуру, которая давала как листово-цветочные органы, так и листья. На основании этих результатов мы пришли к выводу, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют существенные и повторяющиеся роли в развитии колосков и цветков. Однако в настоящее время мы не знаем, требует ли переход верхних гребней в SMs экспрессию функциональных белков VRN1, FUL2 и FUL3 в верхнем гребне, в IM или в обоих.

Замена базальных колосков на побеги соцветий, аналогичные описанным для vrn1ful2ful3- null, наблюдалась у растений ячменя со сверхэкспрессией BM1 и BM10 (Trevaskis et al., 2007). Эти два гена вместе с VRT2 связаны с генами Arabidopsis MADS-box SVP и AGAMOUS-LIKE 24 ( AGL24 ), которые играют важную роль в формировании цветочных меристем (Kaufmann et al. др., 2010; Лю и др., 2007). В Arabidopsis , SVP и AGL24 непосредственно репрессируются AP1 (Kaufmann et al. , 2010). В отсутствие AP1 эктопическая экспрессия SVP и AGL24 трансформировала цветочные меристемы в меристемы побегов (Liu et al., 2007). Повышенная регуляция VRT2 , BM1 и BM10 в нулевых развивающихся колосках пшеницы vrn1ful2- (рис. S7) вместе с результатами трансгенного ячменя предполагают, что эти гены могли способствовать наблюдаемой замене колосков. вегетативными побегами у vrn1ful2- нулевых растений.

Мутанты

Побеги соцветий, образуемые листьями у vrn1ful2ful3- null, не сильно отличались от вегетативных побегов, но между ними была четкая граница.У риса и пшеницы на настоящих листьях не появляются пазушные почки или побеги, пока не сформируются 4-5 более молодых листьев (Friend, 1965; Oikawa and Kyozuka, 2009). Затем развитие почек в побеги происходит последовательно от более старых листьев к более молодым. Напротив, листья, развившиеся из нижнего гребня листа у vrn1ful2ful3- null (рис. 3C, F), с самого начала имели пазушные меристемы (верхний гребень), которые быстро развивались в пазушные побеги (рис. 2H, L19 и L20). . Настоящие листья ниже соцветия (рис.2H, L11-L18) не показали видимых пазушных почек, что является нормальным для листьев пшеницы, которые покрывают удлиненное междоузлия (Williams and Langer, 1975). Таким образом, даже у нулевого мутанта vrn1ful2ful3- была установлена ​​четкая граница между соцветием и вегетативными листьями.

Интерпретация наблюдаемых изменений идентичности меристемы

Фенотип соцветия, подобный описанному здесь для мутанта нулевой пшеницы vrn1ful2ful3 , был описан для риса mads14mads15mads18pap2 , в котором четырехкратный нокдаун заменен метелкой. листья (Kobayashi et al., 2012). Авторы исследования риса интерпретировали этот фенотип как результат неполного перехода между вегетативным SAM и IM, и предположили, что эти гены действуют избыточно, чтобы способствовать идентичности IM и, следовательно, являются генами идентичности IM.

У пшеницы vrn1ful2ful3 -null изменения, наблюдаемые в латеральных меристемах, также можно объяснить постулированием косвенного влияния IM на регуляцию генов, экспрессируемых в центрах передачи сигналов, фланкирующих боковые меристемы.Однако те же изменения можно объяснить более прямым действием нефункциональных белков VRN1, FUL2 и FUL3 на латеральную меристему, где они обычно экспрессируются. Если эта вторая интерпретация верна, следует считать, что VRN1 , FUL2 и FUL3 включают функции идентификации SM в дополнение к функциям идентификации IM и FM. Эта предполагаемая функция идентичности SM согласуется с ролью гомологичных генов идентичности FM AP1 , CAL и FUL в Arabidopsis (Ferrándiz et al., 2000). Независимо от их прямого или косвенного влияния на идентичность SM, VRN1 , FUL2 и FUL3 необходимы для развития колосков как у пшеницы, так и у риса.

Это, по-видимому, не так для гена риса PAP2 или его ортолога пшеницы AGLG1 (Yan et al., 2003). Кобаяши и др. (2012) предположили, что потеря функции этого гена важна для фенотипа риса mads14mads15mads18pap2 . Однако полное подавление колосков в присутствии функциональных генов PAP2 / AGLG1 у риса mads14mads15 (Wu et al., 2017) и пшеницы vrn1ful2ful3 -null мутанты предполагают менее важную роль PAP2 в идентичности SM.

Определенный рост колоса пшеницы отмечен переходом дистального IM в SM и образованием терминального колоска. Однако нуль-мутанты vrn1ful2- были неспособны образовывать колоски, и IM оставался неопределенным.Одной функциональной копии VRN1 или FUL2 в гетерозиготном состоянии было достаточно для восстановления детерминированности колоса (рис. S5D, K), что позволяет предположить, что IM пшеницы очень чувствителен к активности этих генов.

Мутации потери функции в TERMINAL FLOWER 1 ( TFL1 ) в Arabidopsis или в гомологе CENTRORADIALIS ( CEN ) в Antirrhinum терминального цветка и индетерминантных в детерминантные соцветия (Bradley et al., 1997; Ratcliffe et al., 1999). У риса нокдауны четырех гомологов CEN ( RCN1 — RCN4 ) уменьшали количество ветвей, тогда как их избыточная экспрессия увеличивала количество ветвей за счет конкуренции с гомологами FT риса (Kaneko-Suzuki et al., 2018; Накагава и др., 2002). У пшеницы сверхэкспрессия CEN-D2 увеличивала продолжительность стадии двойного гребня и увеличивала количество колосков на колос (Wang et al., 2017), тогда как мутации с потерей функции в ячмене CEN2 снижали количество колосков на колос (Bi et al., 2019). Основываясь на этих результатах, мы предполагаем, что активация гомологов пшеницы CEN2 , CEN4 и CEN5 в развивающемся спайке мутанта vrn1ful2 -null могла способствовать его неопределенному росту.

Мутанты

В этом исследовании мы показали, что время перехода между IM и терминальным колоском модулируется VRN1 и FUL2 и что это влияет на количество колосков на колос . Более сильный эффект vrn1- null (девять дополнительных колосков; рис. 4C) по сравнению с ful2- null (два дополнительных колоска; рис. 4D), вероятно, связан с более сильным влиянием VRN1 на время заголовка ( Рис. 1A-C), что дает больше времени для образования дополнительных колосков. Это, по-видимому, также имеет место в случае риса, где избыточная экспрессия MADS15 приводит к уменьшению количества первичных ветвей в метелке (Lu et al., 2012). Точно так же преждевременная мутация стоп-кодона в гомологе AP1 в семенах рапса изменила архитектуру растения и увеличила количество семян на растение (Shah et al., 2018). Взятые вместе, эти результаты предполагают, что мутации в этой группе генов идентичности меристем могут быть полезны для модуляции количества семян у разных видов растений.

Помимо влияния на количество колосков, мутация ful2 -null также была связана с увеличением количества цветков на колоске, что позволяет предположить, что этот ген способствует сохранению ограниченного количества цветков на колоске (рис. S10C-F). Этот эффект не был обнаружен в vrn1 -null и ful3- null.Поскольку большее количество цветков на колоске и увеличенное количество колосков могут способствовать увеличению потенциала урожайности зерна, мы исследовали влияние нулевого мутанта ful2- на компоненты урожая зерна. В полевых исследованиях у ful2 -нулевых растений среднее количество зерен на колос увеличилось на 30,8% по сравнению с контрольными родственными линиями. Хотя в этом эксперименте положительное увеличение количества зерен было частично компенсировано снижением среднего веса зерен, общий вес зерен на один колос все же был немного выше (6. 3%) в нуль-мутанте ful2- относительно контроля. Было бы интересно проверить, может ли интрогрессия этой мутации в генотипах с высокой биомассой (увеличенный «источник»), выращенных в оптимальных агрономических условиях, уменьшить отрицательную корреляцию между количеством зерен и массой зерен.

Таким образом, наши результаты показывают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют избыточную и важную роль в развитии колосков, подавлении нижнего гребня листа и детерминации колоса, а также что мутации в VRN1 и FUL2 можно использовать для увеличения количества колосков на колосе, что является важным компонентом урожая зерна.Эти результаты показывают, что лучшее понимание процессов, контролирующих развитие травяных цветов и соцветий, может способствовать повышению продуктивности группы видов, которые имеют решающее значение для глобального продовольственного снабжения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Избранные мутации и комбинации мутантов

Популяция мутагенизированного этилметансульфоната (EMS) тетраплоидного сорта пшеницы Kronos была сначала проверена на мутации с использованием тестов Cel I (Uauy et al., 2009), а затем с помощью поиска BLAST в базе данных секвенированных мутаций для той же популяции (Красилева и др., 2017). Мы идентифицировали мутации с потерей функции в гомологах генома A и B FUL2 и FUL3 , которые были подтверждены с использованием геном-специфичных праймеров, описанных в таблице S1. Одногеномные мутанты дважды или трижды подвергали обратному скрещиванию до нулевого Kronos vrn2- для уменьшения фоновых мутаций. Kronos дикого типа несет функциональный репрессор цветения VERNALIZATION 2 ( VRN2 ), который приводит к чрезвычайно позднему цветению в присутствии нулевой мутации vrn1- (Chen and Dubcovsky, 2012).Чтобы избежать этой проблемы, все мутанты, описанные в этом исследовании, были разработаны на нулевом фоне Kronos vrn2- (Distelfeld et al. , 2009b), если не указано иное.

Для FUL-A2 мы выбрали линию T4-837 (далее ful-A2 ), которая имеет мутацию в донорном сайте сплайсинга пятого интрона. ОТ-ПЦР и анализ секвенирования транскриптов ful-A2 выявили две неправильные формы сплайсинга. Наиболее распространенная форма пропустила пятый экзон, что привело к делеции 14 аминокислот в середине K-бокса (Δ144-157).В другой альтернативной форме сплайсинга удержание и трансляция пятого интрона генерировали преждевременный стоп-кодон, который разрушал K-бокс и удалял весь C-конец (фиг. S2A). Для FUL-B2 мы выбрали линию T4-2911, которая несет изменение C-to-T в нуклеотиде 484 (далее ful-B2 ). Мутация ful-B2 генерирует преждевременный стоп-кодон в положении 162 (Q162 *), который удаляет последние 13 аминокислот K-бокса и весь C-конец (рис.S2A).

Для FUL-A3 мы выбрали линию T4-2375, несущую мутацию G-to-A в акцепторном сайте сплайсинга третьего интрона. Секвенирование транскриптов ful-A3 показало, что эта мутация генерирует новый акцепторный сайт сплайсинга, который сдвигает рамку считывания на один нуклеотид. Альтернативная трансляция генерировала преждевременный стоп-кодон, который усекал 72% K-бокса и весь C-конец (фиг. S2B). Для FUL-B3 мы выбрали линию T4-2139, которая несет мутацию C-to-T в положении нуклеотида 394, которая генерирует преждевременный стоп-кодон в положении аминокислоты 132 (Q132 *).Эта преждевременная остановка удалила половину K-бокса и весь C-конец (рис. S2B). Учитывая критическую роль K-домена во взаимодействиях белок-белок и C-терминального домена в активации транскрипции, ожидается, что эти выбранные мутации нарушат нормальную функцию белков FUL2 и FUL3.

Мутанты A и B генома для каждого гена были скрещены для получения двойных мутантов, которые для простоты в дальнейшем называются нулевыми мутантами. ful2 -null и ful3- null были скрещены с нулевым мутантом vrn1vrn2- ( vrn-A1- null T4-2268 / vrn-B1 T4-2619 / vrn2- null) ( vrn2- null) Chen and Dubcovsky, 2012), чтобы сгенерировать vrn1ful2 -null и vrn1ful3 -null, которые, наконец, были скрещены для генерации vrn1ful2ful3 -null (все на нулевом фоне vrn2- ). Мутанты vrn1ful2 -null и vrn1ful2ful3 -null были стерильными, поэтому их поддерживали и скрещивали, сохраняя мутацию ful-B2 в гетерозиготном состоянии. Одиночные мутанты доступны как часть общедоступных секвенированных популяций TILLING (Красилева и др., 2017), а комбинации мутантов доступны по запросу.

Трансгенные растения Kronos, сверхэкспрессирующие кодирующих областей FUL2 и FUL3 , были созданы в центре трансформации Калифорнийского университета в Дэвисе с использованием трансформации, опосредованной Agrobacterium .Кодирующие области этих двух генов были клонированы из Kronos в бинарный вектор pLC41 (Japan Tobacco, Tokyo, Japan) ниже промотора кукурузы UBIQUITIN . C-концевой тег 3 × HA был добавлен к FUL2, а C-концевой тег 4 × MYC был добавлен к FUL3. Мутантные и трансгенные растения пшеницы выращивали в камерах PGR15 CONVIRON в условиях LD (16 ч света / 8 ч темноты, интенсивность света ∼330 мкм м ^-2 с ^-1 ) при 22 ° C в течение дня и 18 ° C в течение дня. ночь.

Чтобы изучить влияние Ubi :: FUL2 на различные генетические фоны, мы скрестили Kronos Ubi :: FUL2 с Kronos- vrn1vrn2 -null и проанализировали влияние трех генов в потомстве F ₂ . в тепличных условиях.Полевой эксперимент по сравнению ful2 -null и его контрольной линией был проведен на полевой станции Калифорнийского университета в Дэвисе в течение вегетационного периода 2017-2018 гг. (Посев 12.01.2017, сбор урожая 25.06.2018). Однометровые ряды (30 зерен в ряду) использовались в качестве экспериментальных единиц, и эксперимент был организован в виде рандомизированного полного блочного дизайна с восемью блоками. В течение вегетационного периода растения получали 200 единиц азота в виде сульфата аммония, три полива, одно применение широколистных гербицидов (2,4D и Buctril, Bayer Corporation) и попеременное внесение фунгицидов Quadris и Tilt (Syngenta) каждые 2 недели.

Эффект мутаций сайта сплайсинга в

Чтобы определить эффект мутаций сайта сплайсинга в ful-A2 и ful-B3 , мы извлекли всего РНК из образцов листьев с использованием набора Spectrum Plant Total RNA. кДНК синтезировали из 2 мкг РНК с использованием набора для обратной транскрипции High Capacity Reverse Transcription Kit в соответствии с инструкциями производителя и использовали в качестве матрицы для ОТ-ПЦР. Для ful-A2 мы использовали праймеры FUL2-837-F (5′-CCATACAAAAATGTCACAAGC-3 ‘) и FUL2-837-R (5′-TTCTGC CTCTCCACCAGTT-3’) для ОТ-ПЦР.Эти праймеры, которые не являются геном-специфичными, амплифицировали три фрагмента длиной 303, 220 и 178 пар оснований. Мы очистили эти фрагменты на геле, клонировали их в вектор pGEM-T (Promega) и секвенировали их. Фрагмент 220 п.н. был от аллеля FUL-B2 дикого типа, тогда как два других фрагмента соответствовали двум альтернативным формам сплайсинга ful-A2 , которые либо сохраняли пятый интрон (303 п.н.), либо пропускали пятый экзон ( 178 п.н.).

Для мутанта ful-B3 мы провели ОТ-ПЦР с использованием праймеров FUL3-2375-F (5′-ATGGATGTGATTCTTGAAC-3 ‘) и FUL3-2375-R (5′-TGTCCTGCAGAAGCACCTCGTAGAGA-3’).Анализ секвенирования продуктов ПЦР показал, что мутация G-to-A генерировала новый акцепторный сайт сплайсинга с соседним G, который сдвигал рамку считывания на один нуклеотид после 333 пар оснований и генерировал преждевременный стоп-кодон.

Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Апексы с разных стадий развития были разрезаны и зафиксированы в течение минимум 24 часов в FAA [50% этанол, 5% (об. / Об.) Уксусная кислота, 3,7% (об.) Формальдегид ], а затем дегидратировали через серию градуированных этанолов до абсолютного этанола.Образцы сушили до критической точки в жидком CO ₂ (сушилка для критических точек tousimis 931 Series), устанавливали на алюминиевые стержни, покрывали распылением золотом (система покрытия Bio-Rad SEM, модель E5100) и исследовали с помощью сканера Philips XL30. электронный микроскоп на 5 кВ. Изображения были записаны при медленном сканировании 3 для высокого разрешения и сохранены в виде файлов TIFF.

РНК и анализ кПЦР в реальном времени

РНК из апексов экстрагировали с использованием реагента Trizol (Thermo Fisher Scientific, 15596026).Аликвоту РНК 1 мкг использовали для синтеза кДНК в соответствии с инструкциями производителя для набора для обратной транскрипции кДНК высокой емкости (Thermo Fisher Scientific, 4368814). Затем кДНК разбавляли в 20 раз и 5 мкл этого разведения смешивали с 2 × VeriQuest Fast SYBR Green qPCR Master Mix (Affymetrix, 75690) и с праймерами для анализа qPCR в реальном времени. Последовательности праймеров перечислены в таблице S2. INITIATION FACTOR 4A ( IF4A ) и ACTIN использовали в качестве эндогенных контролей.Уровни транскриптов для всех генов выражены как линейное кратное изменение от уровней IF4A , рассчитанных по формуле 2 ^{( IF4A CT — TARGET CT)} ± s.e.m. Полученное число указывает соотношение между начальным количеством молекул целевого гена и количеством молекул в эндогенном контроле.

Повышение урожайности зерна: пара колосков имеет решающее значение, даже если он стерилен

• © 2020 Американское общество биологов растений.Все права защищены.

Мать-природа умеет сохранять на первый взгляд бесполезные конструкции миллионы лет. Такие структуры, вероятно, будут иметь неочевидное применение, хотя они также могут быть остатками эволюционного прошлого без существующих функций или нефункциональными, но безвредными побочными продуктами другой адаптивной функции. В увлекательном исследовании Taylor AuBuchon-Elder и его коллеги (AuBuchon-Elder et al., 2020) сообщают о стерильном колосе сорго ( Sorghum bicolor ) и родственных травах и подтверждают идею о том, что эта любопытная структура имеет эксплуатируется более 15 миллионов лет, поскольку выполняет важную функцию.

Сорго принадлежит к травяной трибе Andropogoneae, у которой парные колоски служат домом для цветков (Kellogg, 2015). У сорго стерильный (не содержащий семян) короткостебельный колоск на ножке (PS) сочетается с плодородным сидячим колосом без стебля (SS), который в конечном итоге несет зерно. Дополнительно СС навешивается. У пшеницы ости могут ассимилировать и передавать углерод зерну (Grundbacher, 1963). О функции PS или ости в сорго не сообщалось. С этими наблюдениями и неизвестными данными авторы решили понять значение PS и ости в сорго и родственных ему злаках.

Может ли PS, ость или и то, и другое быть источником фотосинтата для SS? Чтобы выяснить это, авторы сначала провели серию экспериментов по маркировке ¹⁴ C и отслеживанию импульсов. Для маркировки ¹⁴ C PS имел значительно большее поглощение ¹⁴ CO ₂ по сравнению с SS или awns. Кроме того, 24-часовой эксперимент с преследованием пульса на интактных метелках показал снижение процента ¹⁴ C в PS и сопутствующее процентное увеличение SS. Это наблюдение показало, что ¹⁴ C переместился с PS на SS.Идея о том, что PS может быть источником углерода, имела смысл, потому что авторы наблюдали устьица на поверхности PS, но не на SS или остях. Устьица — это поры эпидермиса, через которые CO ₂ поступает в орган для фотосинтеза. Авторы обнаружили, что результаты мечения ¹⁴ C и отслеживания импульсов, наряду с внешним видом устьиц, совпадают у двух видов, отдаленно связанных с сорго, Themeda triandra и Andropogon schirensis , что значительно расширило контекст их находок.

Если PS является источником углерода, метаболиты, производимые фотосинтезом, должны быть обнаружены. Авторы исследовали эту гипотезу на интактных метелках сорго и T. triandra с временным воздействием ¹³ CO ₂ с последующей жидкостной хроматографией и тандемной масс-спектрометрией. Авторы широко используют методы сбора метаболитов из C ₄ , C ₃ , Suc или крахмальных путей. В соответствии с предыдущей маркировкой ¹⁴ C, у PS было больше ¹³ C, чем у SS или awns.Мечение с течением времени показало, что процент фракций немеченых изотопологов для отдельных метаболитов фотосинтеза снижался на ранних стадиях кормления ¹³ CO ₂ , что указывает на ассимиляцию углерода. Точно так же метаболиты показали обогащение на ¹³ C в течение 5 минут после мечения. Авторы провели транскриптомный анализ листа, PS, SS и ости двух видов и отфильтровали данные для дифференциально экспрессируемых генов, кодирующих центральные углеродные метаболические ферменты.В подтверждение они обнаружили накопленные PS транскрипты, связанные с фотосинтезом; аналогично, эти гены подавлялись у awns и SS.

PS имеют особенности источника углерода; SS и ости имеют характеристики раковины. Как эти отношения могут повлиять на доходность? Чтобы ответить на этот вопрос, авт. Использовали четыре генотипа с различной морфологией колосков и просто либо отделили PS, либо оставили его нетронутым на метелках во время цветения. Когда метелки достигли зрелости, собирали массу семян.Важно отметить, что авторы обнаружили значительное снижение урожайности на ~ 8,8% между контролем (интактным) и обработанным (отделенным) для всех генотипов (см. Рисунок). По отдельным генотипам средний вес семян упал с 8 до 13%, что также свидетельствует о том, что генетическая изменчивость этого признака может быть использована для повышения урожайности.

Отслоение стерильного колоска на ножке приводит к снижению урожайности и пригодности.

Удаление стерильного PS снижает вес зерна в плодородном SS, представленный в виде коробок и усов как комбинированный средний вес для четырех генотипов сорго.

( Адаптировано из AuBuchon-Elder et al. [2020] , Рисунок 7 .)

Фотосинтетические PS у Andropogoneae, хотя и уменьшились в размерах, не остались незамеченными матерью-природой. Скорее, они представляют собой важные структуры, повышающие урожайность одомашненного сорго и приспособленность его диких родственников. AuBuchon-Elder et al. (2020) обеспечили прочную основу для будущих возможностей улучшения сорго. С эталонной последовательностью генома (Paterson et al., 2009) и поддаются геномной инженерии путем трансформации (Sander, 2019), перспективы увеличения урожайности сорго далеко не бесплодны.

MSD1 регулирует фертильность колосков на ножке сорго посредством пути жасмоновой кислоты

механизмы генерации, отличительные свойства и функциональные значения

Колоски — это небольшие шиповидные деполяризации, которые обнаруживаются в соматических записях многих типов нейронов.Колоскам были отведены важные функции, начиная от нейрональной синхронизации до регуляции синаптической пластичности, которые специфичны для конкретного механизма образования колосков. Поскольку колоски отражают спайковую активность в нейронных компартментах, которые электротонически отличаются от сомы, можно предусмотреть четыре режима генерации колосков: (1) дендритные спайки или (2) потенциалы действия аксонов, возникающие в отдельной клетке, а также потенциалы действия, передаваемые через ( 3) щелевые соединения или (4) эпаптические связи в парах нейронов.В одном из наиболее изученных типов нейронов, корковых пирамидных нейронах, происхождение и функции колосков до сих пор не решены; были предложены все четыре потенциальных механизма, но экспериментальные данные остаются неоднозначными. Здесь мы пытаемся согласовать разрозненные экспериментальные данные в согласованной теоретической структуре. Мы подробно рассмотрим различные механизмы возникновения колосков. Для каждого механизма мы представляем биофизические основы, а также результирующие свойства колосков и сравниваем эти прогнозы с экспериментальными данными пирамидных нейронов.Мы также обсуждаем функциональное значение каждого механизма. На примере пирамидных нейронов мы проиллюстрируем, что несколько независимых механизмов генерации колосков, выполняющих совершенно разные функции, могут работать в одной клетке.

Ссылки

Апостолидес, П.Ф., Мильштейн, А.Д., Гренбергер, К., Биттнер, К.С., и Маги, Дж. К. (2016). Аксональная фильтрация обеспечивает надежный вывод во время пиков комплекса, управляемого дендритным плато, в нейронах CA1. Нейрон 89 , 770–783.Искать в Google Scholar

Arvanitaki, A. (1942). Эффекты, вызываемые в аксоне активностью смежного аксона. J. Neurophysiol. 5 , 89–108. Искать в Google Scholar

Ашида, Г., Абэ, К., Фунабики, К., и Кониши, М. (2007). Пассивная сома облегчает обнаружение совпадений в субмиллисекунду в слуховой системе совы. J. Neurophysiol. 97 , 2267–2282. Ищите в Google Scholar

Avoli, M., Methot, M., and Kawasaki, H. (1998). ГАМК-зависимая генерация эктопических потенциалов действия в гиппокампе крыс.Евро. J. Neurosci. 10 , 2714–2722. Искать в Google Scholar

Bähner, F., Weiss, EK, Birke, G., Maier, N., Schmitz, D., Rudolph, U., Frotscher, M., Traub, RD, Both, M., and Драгун, А. (2011). Клеточный коррелят образования сборки в осциллирующих сетях гиппокампа in vitro. Proc. Natl. Акад. Sci. США 108 , E607 – E616. Искать в Google Scholar

Баранаускас Г., Давид Ю., Флейдервиш И.А. (2013). Пространственное несоответствие между потоком Na ⁺ и инициированием спайка в начальном сегменте аксона.Proc. Natl. Акад. Sci. США 110 , 4051–4056. Искать в Google Scholar

Беннетт М. и Переда А. (2006). Сила пирамиды: основные клетки гиппокампа объединяются! Клетка мозга. Биол. 35 , 5–11. Искать в Google Scholar

Bennett, M. and Zukin, R. (2004). Электрическая связь и нейронная синхронизация в головном мозге млекопитающих. Нейрон 41 , 495–511. Искать в Google Scholar

Chen, N., Yu, J., Qian, H., Ge, R., and Wang, J. (2010).Аксоны усиливают соматические неполные спайки до однородных амплитуд в пирамидных нейронах коры головного мозга мышей. PLoS One 5 , e11868. Ищите в Google Scholar

Chesler, M. (2003). Регулирование и модуляция pH в головном мозге. Physiol. Ред. 83 , 1183. Поиск в Google Scholar

Хорев, Э. и Брехт, М. (2012). In vivo двойные внутри- и внеклеточные записи предполагают двунаправленную связь между пирамидными нейронами CA1. J. Neurophysiol. 108 , 1584–1593.Ищите в Google Scholar

Colbert, C. and Pan, E. (2002). Свойства ионных каналов, лежащие в основе инициации потенциала действия аксонов в пирамидных нейронах. Nat. Neurosci. 5 , 533–538. Искать в Google Scholar

Coletta, S., Zeraati, R., Nasr, K., Preston-Ferrer, P., and Burgalossi, A. (2018). Анализ межспайкового интервала и колоски в предубикулярных клетках направления головы. J. Neurophysiol. 120 , 564–575. Искать в Google Scholar

Connors, B.W.и Kriegstein, A. (1986). Клеточная физиология зрительной коры головного мозга черепахи: отличительные свойства пирамидных и звездчатых нейронов. J. Neurosci. 6 , 164–177. Ищите в Google Scholar

Connors, B. and Long, M. (2004). Электрические синапсы в мозге млекопитающих. Анна. Rev. Neurosci. 27 , 393–418. Ищите в Google Scholar

Coombs, J., Eccles, J., and Fatt, P. (1955). Электрические свойства мембраны мотонейрона. J. Physiol. 130 , 291–325.Искать в Google Scholar

Кумбс, Дж., Кертис, Д., и Экклс, Дж. (1957). Интерпретация спайковых потенциалов мотонейронов. J. Physiol. 139 , 198–231. Искать в Google Scholar

Crochet, S., Fuentealba, P., Timofeev, I., and Steriade, M. (2004). Селективное усиление выхода нейронов неокортекса с помощью быстрых препотенциалов in vivo. Цереб. Cortex 14 , 1110–1121. Искать в Google Scholar

Cruikshank, S., Hopperstad, M., Younger, M., Connors, B., Спрей, Д., и Шринивас, М. (2004). Мощная блокировка каналов щелевых соединений Сх36 и Сх50 мефлохином. Proc. Natl. Акад. Sci. США 101 , 12364–12369. Ищите в Google Scholar

Dodge, F. and Cooley, J. (1973). Потенциал действия моторнейрона. IBM J. Res. Dev. 17 , 219–229. Искать в Google Scholar

Draguhn, A., Traub, R., Schmitz, D., and Jefferys, J. (1998). Электрическая связь лежит в основе высокочастотных колебаний в гиппокампе in vitro .Природа 394 , 189–192. Ищите в Google Scholar

Dudek, F., Snow, R., and Taylor, C. (1986). Роль электрических взаимодействий в синхронизации вспышек эпилептиформ. Adv. Neurol. 44 , 593–617. Искать в Google Scholar

Дугладзе, Т., Шмитц, Д., Уиттингтон, М.А., Вида, И., и Гловели, Т. (2012). Сегрегация аксональной и соматической активности во время быстрых колебаний сети. Наука 336 , 1458–1461. Искать в Google Scholar

Dulla, C.и Huguenard, J. (2009). Кто выпустил шипы? Nat. Neurosci. 12 , 959–960. Искать в Google Scholar

English, D.F., Peyrache, A., Stark, E., Roux, L., Vallentin, D., Long, M.A., and Buzsáki, G. (2014). Возбуждение и торможение конкурируют с контролем за выбросом во время гиппокампа: внутриклеточное исследование на ведущих мышах. J. Neurosci. 34 , 16509–16517. Искать в Google Scholar

Эпштейн, Дж., Ли, А., Хорев, Э., и Брехт, М. (2010). Влияние колосков на активность пирамидных клеток CA1 гиппокампа во время пространственного исследования.Наука 327 , 474–477. Искать в Google Scholar

Fleidervish, I., Lasser-Ross, N., Gutnick, M., and Ross, W. (2010). Визуализация Na ⁺ показывает небольшую разницу в притоке Na ⁺ , вызванном потенциалом действия, между аксоном и сомой. Nat. Neurosci. 13 , 852–860. Искать в Google Scholar

Fox, J.E., Bikson, M., and Jefferys, J.G. (2004). Изменения сопротивления ткани и профиль синхронизированной нейрональной активности во время иктальных событий в низкокальциевой модели эпилепсии.J. Neurophysiol. 92 , 181–188. Искать в Google Scholar

Fuentealba, P., Crochet, S., Timofeev, I., Bazhenov, M., Sejnowski, T., and Steriade, M. (2004). Экспериментальные данные и исследования моделирования подтверждают синхронизирующую роль электрического взаимодействия в ретикулярных нейронах таламуса in vivo . Евро. J. Neurosci. 20 , 111–119. Искать в Google Scholar

Galarreta, M. and Hestrin, S. (2001). Электрические синапсы между интернейронами, высвобождающими ГАМК.Nat. Rev. Neurosci. 2 , 425–433. Ищите в Google Scholar

Geiger, J.R. and Jonas, P. (2000). Динамический контроль притока пресинаптического Ca ²⁺ путем быстрой инактивации каналов K ⁺ в бутонах из мшистых волокон гиппокампа. Нейрон 28 , 927–939. Искать в Google Scholar

Gibson, J.R., Beierlein, M., and Connors, B.W. (2005). Функциональные свойства электрических синапсов между тормозными интернейронами неокортикального слоя 4. J. Neurophysiol. 93 , 467–480. Искать в Google Scholar

Gold, C., Henze, D., Koch, C., and Buzsaki, G. (2006). О происхождении формы волны внеклеточного потенциала действия: модельное исследование. J. Neurophysiol. 95 , 3113–3128. Ищите в Google Scholar

Голдинг, Н. и Спрустон, Н. (1998). Дендритные шипы натрия являются переменными триггерами аксональных потенциалов действия в пирамидных нейронах СА1 гиппокампа. Нейрон 21 , 1189–1200. Искать в Google Scholar

González-Nieto, D., Gomez-Hernandez, J., Larrosa, B., Gutierrez, C., Munoz, M., Fasciani, I., O’Brien, J., Zappala, A., Cicirata, F., and Barrio, L. (2008). Регулирование нейрональных каналов коннексина-36 с помощью pH. Proc. Natl. Акад. Sci. США 105 , 17169–17174. Искать в Google Scholar

Grubb, M. и Burrone, J. (2010). Зависимое от активности перемещение начального сегмента аксона регулирует возбудимость нейронов. Природа 465 , 1070–1074. Искать в Google Scholar

Hamzei-Sichani, F., Камасава, Н., Янссен, В., Ясумура, Т., Дэвидсон, К., Хоф, П., Вирн, С., Стюарт, М., Янг, С., Раш, Дж. Э. и Трауб, Р. (2007). Щелевые соединения на аксонах мшистых волокон гиппокампа, продемонстрированные с помощью электронной микроскопии тонких срезов и мечения реплик замораживания-перелома с помощью иммунозолота. Proc. Natl. Акад. Sci. США 104 , 12548–12553. Искать в Google Scholar

Han, K.-S., Guo, C., Chen, C.H., Witter, L., Osorno, T., and Regehr, W.G. (2018). Эпаптическое сцепление способствует синхронной активации клеток Пуркинье мозжечка.Нейрон 100 , 564–578. Ищите в Google Scholar

Holt, G. and Koch, C. (1999). Электрические взаимодействия через внеклеточный потенциал вблизи тел клеток. J. Comp. Neurosci. 6 , 169–184. Ищите в Google Scholar

Holzbecher, A. and Kempter, R. (2018). Межнейрональные щелевые соединения увеличивают синхронность и устойчивость колебаний пульсации гиппокампа. Евро. J. Neurosci. 48 , 3446–3465. Искать в Google Scholar

Hormuzdi, S.G., Pais, I., ЛеБо, Ф.Э., Тауэрс, С.К., Розов, А., Буль, Э.Х., Уиттингтон, М.А., и Моньер, Х. (2001). Нарушение передачи электрических сигналов нарушает колебания гамма-частоты у мышей с дефицитом коннексина 36. Нейрон 31 , 487–495. Искать в Google Scholar

Hu, W., Tian, ​​C., Li, T., Yang, M., Hou, H., and Shu, Y. (2009). Отчетливый вклад Na _V 1. 6 и Na _V 1. 2 в инициирование потенциала действия и обратное распространение. Nat. Neurosci. 12 , 996–1002. Искать в Google Scholar

Hughes, S., Блетин, К., Коуп, Д., и Крунелли, В. (2002). Свойства и происхождение колосков в таламокортикальных нейронах in vitro . Neurosci. 110 , 395–401. Искать в Google Scholar

Jarsky, T., Roxin, A., Kath, W.L., and Spruston, N. (2005). Условное распространение дендритных шипов после дистальной синаптической активации пирамидных нейронов СА1 гиппокампа. Nat. Neurosci. 8 , 1667–1676. Ищите в Google Scholar

Jefferys, J. (1995). Несинаптическая модуляция нейрональной активности в головном мозге: электрические токи и внеклеточные ионы.Physiol. Ред. 75 , 689–723. Ищите в Google Scholar

Кандел, Э., Спенсер, В., и Бринли, Ф. (1961). Электрофизиология нейронов гиппокампа: I. Последовательная инвазия и синаптическая организация. J. Neurophysiol. 24 , 225–242. Ищите в Google Scholar

Каплан, Э. и Шепли, Р. (1984). Происхождение S (медленного) потенциала в латеральном коленчатом ядре млекопитающих. Exp. Мозг. Res. 55 , 111–116. Искать в Google Scholar

Katz, E., Столер, О., Шеллер, А., Храпунский, Ю., Геббельс, С., Кирхгоф, Ф., Гутник, М.Дж., Вольф, Ф., Флейдервиш, И.А. (2018). Роль подтипа натриевых каналов в генерации потенциала действия пирамидными нейронами неокортекса. Proc. Natl. Акад. Sci. США 115 , E7184 – E7192. Ищите в Google Scholar

Коле, М. и Стюарт, Г. (2008). Самый низкий порог потенциала действия в аксоне? Nat. Neurosci. 11 , 1253–1255. Искать в Google Scholar

Kole, M., Letzkus, J., и Стюарт, Г. (2007). Каналы Kv1 начального сегмента аксона контролируют форму волны потенциала действия аксонов и синаптическую эффективность. Нейрон 55 , 633–647. Ищите в Google Scholar

Konnerth, A., Heinemann, U., and Yaari, Y. (1984). Медленная передача нервной активности в области СА1 гиппокампа при отсутствии активных химических синапсов. Природа 307 , 69–71. Искать в Google Scholar

Кресс, Г., Доулинг, М., Эйзенман, Л., и Меннерик, С. (2010). Распределение аксональных натриевых каналов формирует порог деполяризованного потенциала действия нейронов зубчатых гранул.Гиппокамп 20 , 558–571. Ищите в Google Scholar

Куба, Х., Оичи, Й., и Омори, Х. (2010). Пресинаптическая активность регулирует распределение каналов Na ⁺ в начальном сегменте аксона. Природа 465 , 1075–1078. Искать в Google Scholar

Larkum, M.E., Watanabe, S., Lasser-Ross, N., Rhodes, P., and Ross, W.N. (2008). Дендритные свойства пирамидных нейронов черепахи. J. Neurophysiol. 99 , 683–694. Искать в Google Scholar

Lazarov, E., Даннемейер, М., Фойлнер, Б., Эндерлейн, Дж., Гутник, М.Дж., Вольф, Ф., и Ниф, А. (2018). Начальный сегмент аксона необходим для временной точности кодирования потенциала действия популяциями нейронов. Sci. Adv. 4 , eaau8621. Искать в Google Scholar

Lezmy, J., Lipinsky, M., Khrapunsky, Y., Patrich, E., Shalom, L., Peretz, A., Fleidervish, I.A., and Attali, B. (2017). Ингибирование M-тока быстро вызывает уникальную CK2-зависимую пластичность начального сегмента аксона. Proc.Natl. Акад. Sci. США 114 , E10234 – E10243. Искать в Google Scholar

Li, X., Kamasawa, N., Ciolofan, C., Olson, CO, Lu, S., Davidson, KG, Yasumura, T., Shigemoto, R., Rash, JE, and Nagy , JI (2008). Коннексин45-содержащие щелевые соединения нейронов в сетчатке грызунов также содержат коннексин36 в обоих прилегающих гемиплаках, формируя биогомотипические щелевые соединения, с каркасом, обеспечиваемым zonula occludens-1. J. Neurosci. 28 , 9769–9789. Искать в Google Scholar

Llinas, R., Бейкер Р. и Сотело К. (1974). Электротоническая связь между нейронами нижней оливы кошки. J. Neurophysiol. 37 , 560–571. Искать в Google Scholar

Lorincz, A. and Nusser, Z. (2008). Молекулярный состав начального сегмента аксона в зависимости от типа клетки. J. Neurosci. 28 , 14329–14340. Искать в Google Scholar

Losonczy, A., Makara, J.K., and Magee, J.C. (2008). Компартментализованная дендритная пластичность и хранение входных признаков в нейронах. Природа 452 , 436–441.Искать в Google Scholar

MacVicar, B.A. и Дудек, Ф.Э. (1981). Электротоническая связь между пирамидными клетками: прямая демонстрация на срезах гиппокампа крысы. Наука 213 , 782–785. Искать в Google Scholar

Микс, Дж. И Меннерик, С. (2007). Инициирование и распространение потенциала действия в пирамидных аксонах CA3. J. Neurophysiol. 97 , 3460–3472. Ищите в Google Scholar

Mercer, A., Bannister, A., and Thomson, A. (2006). Электрическая связь между пирамидными клетками во взрослых кортикальных областях.Клетка мозга. Биол. 35 , 13–27. Искать в Google Scholar

Михаликова М., Ремме М.В.Х. и Кемптер Р. (2017). Колоски в пирамидных нейронах: потенциалы действия, инициированные в начальном сегменте аксона, которые не активируют сому. PLoS Comp. Биол. 13 , e1005237. Искать в Google Scholar

Михаликова М., Ремме М.В.Х. и Кемптер Р. (2018). Внеклеточные волновые формы показывают аксональное происхождение колосков в пирамидных нейронах. J. Neurophysiol. 120 , 1484–1495.Ищите в Google Scholar

Mickus, T., Jung, H.-y., and Spruston, N. (1999). Свойства медленной кумулятивной инактивации натриевых каналов в пирамидных нейронах СА1 гиппокампа крысы. Биофиз. J. 76 , 846–860. Ищите в Google Scholar

Müller, C., Beck, H., Coulter, D., and Remy, S. (2012). Ингибирующий контроль линейного и надлинейного дендритного возбуждения в пирамидных нейронах СА1. Нейрон 75 , 851–864. Искать в Google Scholar

Nimmrich, V., Maier, N., Шмитц Д. и Драгун А. (2005). Индуцировал резкие волновые комплексы в отсутствие синаптического торможения в срезах гиппокампа мышей. J. Physiol. 563 , 663–670. Искать в Google Scholar

Pais, I., Hormuzdi, S.G., Monyer, H., Traub, R.D., Wood, I.C., Buhl, E.H., Whittington, M.A., and LeBeau, F.E. (2003). Резкая волнообразная активность в гиппокампе in vitro у мышей, лишенных белка щелевого соединения коннексина 36. J. Neurophysiol. 89 , 2046–2054. Искать в Google Scholar

Palay, S., Сотело, К., Петерс, А., и Орканд, П. (1968). Бугорок аксона и начальный сегмент. J. Cell. Биол. 38 , 193–201. Ищите в Google Scholar

Палмер, Л. и Стюарт, Г. (2006). Сайт инициации потенциала действия в пирамидных нейронах 5 слоя. J. Neurosci. 26 , 1854–1863. Ищите в Google Scholar

Rasband, M. (2010). Начальный сегмент аксона и сохранение полярности нейронов. Nat. Rev. Neurosci. 11 , 552–562. Искать в Google Scholar

Remy, S., Чиксвари Дж. И Бек Х. (2009). Зависимый от активности контроль нейронального выхода посредством локального и глобального ослабления дендритных спайков. Нейрон 61 , 906–916. Искать в Google Scholar

Rouach, N., Segal, M., Koulakoff, A., Giaume, C., and Avignone, E. (2003). Блокада активности нейрональной сети в культуре карбеноксолоном не опосредуется действием на щелевые соединения. J. Physiol. 553 , 729–745. Искать в Google Scholar

Royeck, M., Horstmann, M., Remy, S., Райтце, М., Яари, Й., и Бек, Х. (2008). Роль аксонального Na _v 1. 6 натриевых каналов в инициации потенциала действия пирамидных нейронов CA1. J. Neurophysiol. 100 , 2361–2380. Ищите в Google Scholar

Раш, А., Диб-Хадж, С., и Ваксман, С. (2005). Электрофизиологические свойства двух аксональных натриевых каналов, Na _v 1,2 и Na _v 1,6, выраженных в сенсорных нейронах спинного мозга мыши. J. Physiol. 564 , 803–815. Искать в Google Scholar

Schlingloff, D., Кали, С., Фройнд, Т.Ф., Хаджос, Н., и Гуляш, А.И. (2014). Механизмы возникновения резких волн и генерации пульсаций. J. Neurosci. 34 , 11385–11398. Искать в Google Scholar

Schmitz, D., Schuchmann, S., Fisahn, A., Draguhn, A., Buhl, E., Petrasch-Parwez, E., Dermietzel, R., Heinemann, U., and Traub , Р. (2001). Аксо-аксональная связь: новый механизм сверхбыстрой нейронной коммуникации. Нейрон 31 , 831–840. Искать в Google Scholar

Scholl, B., Andoni, S., и Прибе, Нью-Джерси (2015). Функциональная характеристика активности колосков в первичной зрительной коре. J. Physiol. 593 , 4979–4994. Искать в Google Scholar

Шах, М., Мильоре, М., Валенсия, И., Купер, Э. и Браун, Д. (2008). Функциональное значение аксональных каналов K _v 7 в пирамидных нейронах гиппокампа. Proc. Natl. Акад. Sci. США 105 , 7869–7874. Искать в Google Scholar

Sheffield, M., Best, T., Mensh, B., Kath, W., and Spruston, N.(2010). Медленная интеграция приводит к постоянному срабатыванию потенциала действия в дистальных аксонах связанных интернейронов. Nat. Neurosci. 14 , 200–207. Ищите в Google Scholar

Sloper, J. (1972). Щелевые соединения между дендритами в неокортексе приматов. Мозг. Res. 44 , 641–646. Искать в Google Scholar

Snipas, M., Rimkute, L., Kraujalis, T., Maciunas, K., and Bukauskas, F.F. (2017). Функциональная асимметрия и пластичность электрических синапсов, соединяющих нейроны, посредством 36-позиционной модели вентиляции канала щелевого соединения.PLoS Comp. Биол. 13 , e1005464. Ищите в Google Scholar

Spencer, W. and Kandel, E. (1961). Электрофизиология нейронов гиппокампа: IV. Быстрые предпотенциалы. J. Neurophysiol. 24 , 272–285. Ищите в Google Scholar

Spruston, N. (2008). Пирамидные нейроны: дендритная структура и синаптическая интеграция. Nat. Rev. Neurosci. 9 , 206–221. Искать в Google Scholar

Spruston, N., Schiller, Y., Stuart, G., and Sakmann, B. (1995). Зависимое от активности инвазия потенциала действия и приток кальция в дендриты СА1 гиппокампа.Наука 268 , 297–300. Искать в Google Scholar

Stark, E., Roux, L., Eichler, R., Senzai, Y., Royer, S., and Buzsáki, G. (2014). Пирамидные межнейронные взаимодействия лежат в основе колебаний пульсации гиппокампа. Нейрон 83 , 467–480. Искать в Google Scholar

Stuart, G., Schiller, J., and Sakmann, B. (1997). Инициирование потенциала действия и распространение в пирамидных нейронах неокортекса крысы. J. Physiol. 505 , 617–632. Искать в Google Scholar

Su, X., Chen, J.-J., Liu, L.-Y., Huang, Q., Zhang, L.-Z., Li, X.-Y., He, X.-N., Lu, W. , Сан, С., Ли, Х. и др. (2017). Удаление неонатального CX26 нарушает неокортикальное развитие и приводит к повышенной тревожности. Proc. Natl. Акад. Sci. США 114 , 3228–3233. Искать в Google Scholar

Sun, Q., Srinivas, K.V., Sotayo, A., and Siegelbaum, S.A. (2014). Дендритные шипы Na ⁺ позволяют кортикальному входу управлять выходным потенциалом действия пирамидных нейронов CA2 гиппокампа. eLife 3 , e04551.Ищите в Google Scholar

Товар К., Махер Б. и Уэстбрук Г. (2009). Прямое действие карбеноксолона на синаптическую передачу и свойства нейрональных мембран. J. Neurophysiol. 102 , 974–978. Искать в Google Scholar

Трауб Р., Шмитц Д., Джефферис Дж. И Драгун А. (1999). Предполагается, что высокочастотные колебания популяции происходят в пирамидных нейронных сетях гиппокампа, связанных между собой аксо-аксональными щелевыми соединениями. Neurosci. 92 , 407–426.Искать в Google Scholar

Трауб, Р.Д., Копелл, Н., Биббиг, А., Буль, Э.Х., Лебо, Ф.Э., и Уиттингтон, М.А. (2001). Щелевые соединения между дендритами интернейронов могут повысить синхронность гамма-колебаний в распределенных сетях. J. Neurosci. 21 , 9478–9486. Искать в Google Scholar

Valiante, T., Perez Velazquez, J., Jahromi, S., and Carlen, P. (1995). Потенциалы связывания в нейронах CA1 во время активности всплеска поля, вызванного отсутствием кальция. J. Neurosci. 15 , 6946–6956.Искать в Google Scholar

Vigmond, E., Perez Velazquez, J., Valiante, T., Bardakjian, B., and Carlen, P. (1997). Механизмы электрической связи между пирамидными клетками. J. Neurophysiol. 78 , 3107–3116. Ищите в Google Scholar

Wang, Y., Barakat, A., and Zhou, H. (2010). Электротонная связь между пирамидными нейронами неокортекса. PLoS One 5 , e10253. Ищите в Google Scholar

Weiss, S.A. и Faber, D.S. (2010). Полевые эффекты в ЦНС играют функциональную роль.Передний. Neural. Схема. 4 , 15. Поиск в Google Scholar

Вонг, Р. и Стюарт, М. (1992). Различные паттерны возбуждения, генерируемые в дендритах и ​​сомах пирамидных нейронов CA1 в гиппокампе морских свинок. J. Physiol. 457 , 675–687. Искать в Google Scholar

Xu, J., Kang, N., Jiang, L., Nedergaard, M., and Kang, J. (2005). Зависимое от активности долгосрочное потенцирование собственной возбудимости в пирамидных нейронах СА1 гиппокампа. J. Neurosci. 25 , 1750–1760.Искать в Google Scholar

Zhang, Y., Perez Velazquez, J., Tian, ​​G., Wu, C., Skinner, F., Carlen, P., and Zhang, L. (1998). Медленные колебания (≤ 1 Гц), опосредованные ГАМКергическими межнейронными сетями в гиппокампе крысы. J. Neurosci. 18 , 9256–9268. Ищите в Google Scholar

Zhang, X., Zhang, L., and Carlen, P. (2004). Электротонная связь между интернейронами stratum oriens в интактном ювенильном гиппокампе мышей in vitro. J. Physiol. 558 , 825–839.Искать в Google Scholar

Стадии развития колосков и роль АБК в аборте колосковых зачатков влияют на конечный урожай ячменя (Hordeum vulgare L.) | Ботанические исследования