Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Проведен сиcтемный анализ индуцированных холодом транскриптомов Arabidopsis thaliana. Всего проанализировано 40 наборов данных, различающихся по тканям, стадии развития, температуре, экотипу; 31 эксперимент прошел контроль качества и взят для мета-анализа. В результате мета-анализа выявлено, что две трети генов арабидопсиса так или иначе меняют свою экспрессию в ответ на холод в определенных условиях. Выявлена коровая генная сеть – гены, чья экспрессия меняется в ответ на холод систематически. 30 генов из этой генной сети меняют свою экспрессию в 25 из 31 экспериментов. Значительная часть этой генной сети ассоциирована с ответом на ауксин. Результаты анализа позволили сформулировать гипотезы, которые будут проверены экспериментально. В результате мета-анализа полногеномных данных также было найдено 18 транскрипционных факторов, ассоциированных с ответом на холод. Среди них, CBF2-4 и CAMTA1 являются известными регуляторами ответа на холодовой стресс, связь других транскрипционных факторов с холодом ранее не была изучена, хотя возможная роль некоторых из них при холодовом стрессе была предсказана. Обработка низкими концентрациями экзогенного ауксина и относительно низкими концентрациями экзогенной салициловой кислоты подавляют гибель дочерних клеток инициалей корневого чехлика, признака найденного ранее как маркер ответа на холод в корне растений. Обнаружен концентрационно-зависимый механизм действия салициловой кислоты на развитие меристемы корня Arabidopsis thaliana. Салициловая кислота (CK) – это фитогормон, для которого хорошо известно, что он индуцирует белки, связанные с патогенезом (PR белки) и системную приобретенную устойчивость (SAR); СК также оказывает специфическое влияние на рост и развитие растений. Мы проанализировали влияние СК на развитие корня Arabidopsis thaliana. Оказалось, что обработка экзогенной СК при низких (ниже 50 мкМ) и высоких (более 50 мкМ) концентрациях по-разному влияет на развитие корневой меристемы, но при этом в обоих случаях не зависимо от PR1 белка. Низкие концентрации СК способствовали развитию придаточных корней и меняли строение апикальной меристемы корня, тогда как высокие концентрации СК подавляли все процессы роста в корне. При любой концентрации обработка СК приводила к изменениям в синтезе и транспорте ауксина. Широкий диапазон концентраций СК активировал синтез ауксина, но влияние СК на транспорт ауксина определялось ее концентрацией. При низких концентрациях СК прриводит к накоплению ауксина в кончике корня, а при высоких, наоборот, к его дефициту. Индуцированное низкими концентрациями СК накопление ауксина приводило к образованию большего количества инициалей колумеллы, дополнительного слоя клеток кортекса (срединный кортекс) и дополнительных файлов клеток эпидермиса, кортекса и эндодермы. Подавление гена SHORT ROOT и активация гена CYCLIN D6; 1 опосредовали изменения в радиальной архитектуре корня. Мы предполагаем, что низкие концентрации СК играют важную роль в формировании структуры корневой меристемы и архитектуры корневой системы (Pasternak et al., 2019).

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1. Завершён мета-анализ всех опубликованных на данный момент полногеномных данных по исследованию транскрипционного ответа Arabidopsis thaliana на низкие положительные температуры (Sizentsova et al., 2019).. В результате найдено более 15 кандидатные генов-регуляторов ответов растения на холод. 2. Мета-анализ транскриптомных данных показал, что холодовой стресс динамично меняет гормональный статус в тканях. На ранней стадии холодовой реакции изменения в метаболизме происходят для всех исследуемых гормонов, кроме SA, которая реагирует на холод позже путем тонкой настройки биосинтеза (Omelyanchuk et al., accepted).. 3. Показано, что не только CBF1, CBF2 и CBF3 ТФ, но и множество других ТФ из семейства AP2/ERF устойчиво меняют свою экспрессию в ответ на холод. В отличие от CBF1-3, у остальных AP2/ERF эта реакция оказалась специфичной определенной фазе транскрипционного ответа. 4. Проведен мета-анализ промоторных областей дифференциально-экспрессирующихся в ответ на холод генов (Novikova et al., preprint). В результате описано разнообразие цис-регуляторных элементов ассоциированных с ответом на холод. Среди них как сайты связывания известных регуляторов ответа на холод, так и потенциальные сайты связывания перспективных кандидатов в регуляторы. 5. Показана ингибирующая роль экзогенных СК и ауксина на развитие главного и боковых корней арабидопсиса в норме и в ответ на холод. 6. Показано, что транскрипционный фактор WOX5 регулирует биосинтез ауксина в покоящемся центре через регуляцию экспрессии фермента TAA1. 7. Создана серия математических моделей для исследования распределения ауксина после повреждения ниши стволовых клеток в меристеме корня.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
- Завершен систематический анализ транcкрипционного ответа на холодовой стресс у Arabidopsis thaliana. Найдены гены, ассоциация с холодом которых ранее была неизвестна. - Дан обзор реакции ниши стволовых клеток корня растения на абиотические факторы (Ubogoeva et al., JXB, minor revision) - Показана роль WOX5 ТФ в регуляции поддержания ниши стволовых клеток в корне: он активирует TAA1-зависимый биосинтез ауксина (Savina et al., Frontiers in Plant Sciences, 2020) - Найдены цис-регуляторные элементы, ассоциированные с ответом на холод у растений и животных (Novikova et al., Genes, 2020)