Conference publications

Abstracts

XVIII conference

Mathematical modeling of auxin distribution in vascular tissues of Arabidopsis thaliana

Novoselova E.S., Mironova V.V., Likhosvai V.A.

Institute of Cytology and Genetics SB RAS, Russia, 630090, Novosibirsk, str. Lavrentyeva 10

Важным регулятором развития корневой системы растений является фитогормон ауксин, имеющий сложное пространственно-временное распределение в тканях корня. Благодаря специальным белкам-транспортерам ауксина, расположенным полярно на мембранах клеток, поток ауксина в ткани, как правило, имеет выраженное направление. Ауксин регулирует экспрессию (синтез и деградацию) своих транспортеров, что имеет важное значение при формировании паттернов распределения ауксина в ткани.

В нашей работе методами математического моделирования изучались молекулярно-генетические механизмы формирования максимумов концентрации ауксина в проводящих тканях (протофлоэме и протоксилеме) корня Arabidopsis thaliana.

Для моделирования транспорта ауксина в протоксилеме рассматривался одномерный клеточный ансамбль, вдоль которого ауксин транспортируется от побега к кончику корня благодаря пассивной диффузии и активному транспорту ауксина из клетки, опосредованному PIN1 белком. При моделировании протофлоэмы в систему дополнительно включался транспорт ауксина через белок притока в клетку AUX1.

Анализ результатов расчета модели транспорта ауксина в протоксилеме показал, что регуляция ауксином экспрессии белка-транспортера ауксина PIN1 является достаточными условием формирования экспериментально-наблюдаемых максимумов концентрации ауксина в базальной меристеме корня и в его кончике.

Так же было показано, что формирование внутренних пиков концентрации ауксина в протофлоэме зависит от соотношения эффективности функционирования AUX1- и PIN1-опосредованных транспортных систем. В норме в протофлоэме, в отличие от протоксилемы, не возникают внутренние максимумы концентрации ауксина. В модели протофлоэмы, повышенное значение параметров, определяющих эффективность PIN1-опосредованного транспорта ауксина (относительно модели протоксилемы), приводит к возникновению паттернов распределения ауксина наиболее точно соответствующим экспериментально наблюдаемым.

Таким образом, главным результатом нашего исследования является теоретическое предсказание различий в молекулярно-генетических процессах транспорта ауксина в протоксилеме и протофлоэме корня.

Работа выполнена при поддержке гранта программы РАН 6.8, 5.26, интеграционными проектами СО РАН 107, 119, РФФИ 10-01-00717.

• view as PDF