Анотація до роботи:

Литовченко А.В. Вивчення ролі фосфоглюкомутази у метаболізмі картоплі (Solanum tuberosum L.) за допомогою трансгенних рослин.

На правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія.

Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України. Київ, 2002

За допомогою широкого спектру фізіологічних, біохімічних та молекулярно-біологічних методів проаналізовано вплив зниження активності пластидної та цитозольної ізоформ фосфоглюкомутази на фотосинтетичний метаболізм рослин картоплі. Об’єктом дослідження були трансгенні рослини, в яких експресія відповідних генів була пригнічена методом антисенс-РНК. Зниження активності пластидної ізоформи фосфоглюкомутази картоплі призвело до зниженого рівню біосинтезу крохмалю в листі, зсуву розподілу вуглецю у напрямку синтезу пластидних амінокислот та пригнічення фотосинтезу за рахунок зменшеної рециркуляції неорганічного фосфату. Зниження активності цитозольної ізоформи призвело до значного пригнічення росту та затримки розвитку рослин, істотного пригнічення фотосинтезу та значних змін в біосинтезі нуклеотидів та амінокислот. Вперше були отримані та проаналізовані рослини картоплі, в яких експресувалася гетерологічна фосфоглюкомутаза з Escherichia coli. Підвищення активності фосфоглюкомутази в цитозолі призвело до значного перерозподілу вуглецю між синтезом сахарози та крохмалю.

1. Вперше було проаналізовано вплив зниження активності пластидної та цитозольної ізоформ фосфоглюкомутази на фотосинтетичний метаболізм рослин картоплі, дослідженого за допомогою трансгенних рослин, в яких експресія відповідних генів була пригнічена в різному ступені методом антисенс-РНК.

2. Показано, що зниження активності пластидної ізоформи фосфоглюкомутази картоплі призвело до зниженого рівню біосинтезу крохмалю в листі, зсуву розподілу вуглецю у напрямку синтезу пластидних амінокислот та пригнічення фотосинтезу за рахунок зменшеної рециркуляції неорганічного фосфату.

3. Продемонстровано, що зниження активності цитозольної ізоформи фосфоглюкомутази картоплі призвело до значного пригнічення росту та затримки розвитку рослин, істотного пригнічення фотосинтезу та значних змін в таких біосинтетичних процесах, як синтез нуклеотидів та амінокислот.

4. За допомогою трансгенного підходу встановлено, що зниження активності цитозольної фосфоглюкомутази до 6% не викликає значних змін у рівні синтезу сахарози в фотосинтетичній тканині картоплі.

5. Вперше були отримані та проаналізовані рослини картоплі, в яких експресувалася гетерологічна фосфоглюкомутаза з Escherichia coli. Результати аналізу рослин з підвищеною активністю фосфоглюкомутази в цитозолі підтвердили важливу роль цього ферменту як в гетеротрофній, так і автотрофній тканинах, так як модифікація активності цитозольної фосфоглюкомутази призвела до значного перерозподілу вуглецю між синтезом сахарози та крохмалю.

Публікації автора:

1. Литовченко А. В., Біберіх К., Вілмітцер Л., Ферні А. Р. Вплив пригнічення пластидної ізоформи фосфоглюкомутази методом антисенс-РНК на фотосинтетичний метаболізм рослин картоплі (Solanum tuberosum L.) // Доп. Нац. акад. наук Укр. – 2002. - №2. – с. 183-187.

2. Литовченко А. В., Ферні А. Р., Вілмітцер Л., Кучук М. В. Роль цитозольної фосфоглюкомутази у фотосинтетичному метаболізмі рослин картоплі (Solanum tuberosum L.) // Доп. Нац. акад. наук Укр. – 2002. - №7. – с. 178-183

3. Fernie A. R., Tauberger E., Lytovchenko A., Roessner U., Willmitzer L., Trethewey R. N. Antisense repression of cytosolic phosphoglucomutase in potato (Solanum tuberosum) results in severe growth retardation, reduction in tuber number and altered carbon metabolism // Planta – 2002. – 214. – p. 510-520

4. Lytovchenko A., Bieberich K., Willmitzer L., Fernie A. R. Metabolic characterisation of photosynthetic tissue of transgenic potato plants exhibiting antisense repression of plastidial phosphoglucomutase // Abstracts Quadrennial Joint Annual Meetings of the American Society of Plant Biologists and the Canadian Society of Plant Physiologists. Providence, Rhode Island USA. - 2001. - p. 186

5. Lytovchenko A., Willmitzer L., Fernie A. R. Metabolic characterisation of transgenic potato plants exhibiting altered cytosolic phosphoglucomutase activity // Abstracts 13th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology. Heraklion, Crete, Greece. – 2002. – p. 403