Preview

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Расширенный поиск

Львиный зев (Antirrhinum majus L.): ретроспектива современной селекции

https://doi.org/10.30901/2227-8834-2025-1-210-223

Аннотация

Сегодня значительный интерес для селекции декоративных культур представляет изучение молекулярно-генетических основ хозяйственно значимых признаков, механизмов возникновения межсортовых и межвидовых различий. В работе приведены общая характеристика и преимущества львиного зева (Antirrhinum majus) как модельного объекта генетических исследований, рассмотрены основные блоки генов, кодирующих признаки, обеспечивающие декоративную ценность, такие как форма цветка и соцветия, окраска венчика. Значительное внимание уделено активности мобильных элементов и транспозон-ассоциированному мутагенезу.

Об авторах

И. В. Барабанов
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия

Иван Владимирович Барабанов, младший научный сотрудник

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44



М. В. Васильева
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия

Марина Васильевна Васильева, ведущий специалист

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44



И. Н. Анисимова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия

Ирина Николаевна Анисимова, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44



Р. С. Рахмангулов
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия

Руслан Султанович Рахмангулов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44



Список литературы

1. Albert N.W., Butelli E., Moss S.M.A., Piazza P., Waite C.N., Schwinn K.E. et al. Discrete bHLH transcription factors play functionally overlapping roles in pigmentation patterning in flowers of Antirrhinum majus. The New Phytologyst. 2021;231(2):849-863. DOI: 10.1111/nph.17142

2. Albert N.W., Lewis D.H., Zhang H., Schwinn K.E., Jameson P.E., Davies K.M. Members of an R2R3-MYB transcription factor family in Petunia are developmentally and environmentally regulated to control complex floral and vegetative pigmentation patterning. The Plant Journal. 2011;65(5):771-784. DOI: 10.1111/j.1365-313x.2010.04465.x

3. Banfield M.J., Brady R.L., The structure of Antirrhinum centroradialis protein (CEN) suggests a role as a kinase regulator. Journal of Molecular Biology. 2000;297(5):1159-1170. DOI: 10.1006/jmbi.2000.3619

4. Bradley D., Carpenter R., Copsey L., Vincent C., Rothstein S., Coen E. Control of inflorescence architecture in Antirrhinum. Nature. 1996;379(6568):791-797. DOI: 10.1038/379791a0

5. Byrne M., Barley R., Curtis M., Arroyo J.M., Dunham M., Hudson A. et al. Asymmetric leaves1 mediates leaf patterning and stem cell function in Arabidopsis. Nature. 2000;408(6815):967-971. DOI: 10.1038/35050091

6. Campanella J.J., Smalley J.V., Dempsey M.E. A phylogenetic examination of the primary anthocyanin production pathway of the Plantae. Botanical Studies. 2014;55(1):10. DOI: 10.1186/1999-3110-55-10

7. Cao Y., Li K., Li Y., Zhao X., Wang L. MYB transcription factors as regulators of secondary metabolism in plants. Biology (Basel). 2020;9(3):61. DOI: 10.3390/biology9030061

8. Carey C.C., Strahle J.T., Selinger D.A., Chandler V.L. Mutations in the pale aleurone color regulatory gene of the Zea mays anthocyanin pathway have distinct phenotypes relative to the functionally similar TRANSPARENT TESTA GLABRA1 gene in Arabidopsis thaliana. The Plant Cell. 2004;16(2):450-464. DOI: 10.1105/tpc.018796

9. Carpenter R., Coen E.S. Floral homeotic mutations produced by transposon-mutagenesis in Anrirrhinum majus. Genes and Development. 1990;4(9):1483-1493. DOI: 10.1101/gad.4.9.1483

10. Cavallini E., Matus J.T., Finezzo L., Zenoni S., Loyola R., Guzzo F. et al. The phenylpropanoid pathway is controlled at different branches by a set of R2R3-MYB C2 repressors in grapevine. Plant Physiology. 2015;167(4):1448-1470. DOI: 10.1104/pp.114.256172

11. Coen E.S., Romero J.M., Doyle S., Elliott R., Murphy G., Carpenter R. floricaula: a homeotic gene required for flower development in Antirrhinum majus. Cell. 1990;63(6):1311-1322. DOI: 10.1016/0092-8674(90)90426-f

12. Cremer F., Lönnig W.E., Saedler H., Huijser P. The delayed terminal flower phenotype is caused by a conditional mutation in the CENTRORADIALIS gene of snapdragon. Plant Physiology. 2001;126(3):1031-1041. DOI: 10.1104/pp.126.3.1031

13. Cubas P., Coen E., Zapater J.M. Ancient asymmetries in the evolution of flowers. Current Biology. 2001;11(13):1050-1052. DOI: 10.1016/s0960-9822(01)00295-0

14. Delgado-Vargas F., Jiménez A.R., Paredes-López O. Natural pigments: carotenoids, anthocyanins, and betalains – characteristics, biosynthesis, processing, and stability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2000;40(3):173-289. DOI: 10.1080/10408690091189257

15. Doebley J., Stec A., Hubbard L. The evolution of apical dominance in maize. Nature. 1997;386(6624):485-488. DOI: 10.1038/386485a0

16. Ду Х., Ли Ч., Лю Л., Тан С.Ф., Ян В.Ц., Ву Я.М. и др. Биохимические и молекулярные характеристики MYB-семейства факторов транскрипции растений. Биохимия. 2009:74(1);5-16.

17. Dubos C., Stracke R., Grotewold E., Weisshaar B., Martin C., Lepiniec L. MYB transcription factors in Arabidopsis. Trends in Plant Science. 2010;15(10):573-581. DOI: 10.1016/j.tplants.2010.06.005

18. Galego L., Almeida J., Role of DIVARICATA in the control of dorsoventral asymmetry in Antirrhinum flowers. Genes and Development. 2002;16(7):880-891. DOI: 10.1101/gad.221002

19. Goodrich J., Carpenter R., Coen E.S. A common gene regulates pigmentation pattern in diverse plant species. Cell. 1992;68(5):955-964. DOI: 10.1016/0092-8674(92)90038-e

20. Gübitz T., Caldwell A., Hudson A. Rapid molecular evolution of CYCLOIDEA-like genes in Antirrhinum and its relatives. Molecular Biology and Evolution. 2003;20(9):1537-1544. DOI: 10.1093/molbev/msg166

21. Gupta M.D., Aggarwal P., Nath U. CINCINNATA in Antirrhinum majus directly modulates genes involved in cytokinin and auxin signaling. The New Phytologist. 2014;204(4):901-912. DOI: 10.1111/nph.12963

22. Hake S., Smith H.M.S., Holtan H., Magnani E., Mele G., Ramirez J. The role of knox genes in plant development. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 2004;20:125-151. DOI: 10.1146/annurev.cellbio.20.031803.093824

23. Harrison B.J., Fincham J.R.S. Instability at the Pal locus in Antirrhinum majus. Heredity. 1964;19(2):237-258. DOI: 10.1038/hdy.1964.28

24. Harrison B.J., Stickland R.G. Precursors and genetic control of pigmentation. I. Induced biosynthesis of pelargonidin, cyanidin and delphinidin in Antirrhinum majus. Heredity. 1974;33:108-112.

25. Hehl R., Sommer H., Saedler H. Interaction between the Tam1 and Tam2 transposable elements of Antirrhinum majus. Molecular and General Genetics. 1987;207(1):47-53. DOI: 10.1007/bf00331489

26. Hichri I., Barrieu F., Bogs J., Kappel C., Delrot S., Lauvergeat V. Recent advances in the transcriptional regulation of the flavonoid biosynthetic pathway. Journal of Experimental Botany. 2011;62(8):2465-2483. DOI: 10.1093/jxb/erq442

27. Hlaing T.S., Kondo H., Deguchi A., Miyoshi K. Induction of adventitious shoots and tetraploids in Antirrhinum majus L. by treatment of antimitotic agents in vitro without plant growth regulators. Plant Biotechnology (Tokyo). 2021;38(1):145-152. DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0731a

28. Hodges S.A., Arnold M.L. Floral and ecological isolation between Aquilegia formosa and Aquilegia pubescens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1994;91(7):2493-2496. DOI: 10.1073/pnas.91.7.2493

29. Huijser P., Klein J., Lönnig W.E., Meijer H., Saedler H., Sommer H. Bractomania, an inflorescence anomaly, is caused by the loss of function of the MADS-box gene squamosa in Antirrhinum majus. The EMBO Journal. 1992;11(4):1239-1249. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05168.x

30. Исачкин А.В., Соловьев А.А., Хананбаева О.Е., Богданова В.Д., Заренкова Е.Г. Изучение влияния обработок водным раствором колхицина на изменение признаков у двух садовых групп львиного зева (Antirrhinum majus L.). Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2014;(4):5-17.

31. Ishiguro K., Taniguchi M., Tanaka Y. Functional analysis of Antirrhinum kelloggii flavonoid 3′-hydroxylase and flavonoid 3′,5′-hydroxylase genes; critical role in flower color and evolution in the genus Antirrhinum. Journal of Plant Research. 2011;125(3):451-456. DOI: 10.1007/s10265011-0455-5

32. Jackson D., Culianez-Macia F., Prescott A.G., Roberts K., Martin C. Expression patterns of myb genes from Antirrhinum flowers. The Plant Cell. 1991:3(2);115-125. DOI: 10.2307/3869281

33. Ханбабаева О.Е. Биологические и технологические основы селекции декоративных травянистых однолетних растений порядка ясноткоцветные (Lamiales Bromhead): дис. … докт. с.-х. наук. Москва: РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева; 2022.

34. Ханбабаева О.Е. Гаметофитная самонесовместимость в селекции львиного зева (Antirrhinum majus L.): монография. Москва: РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева; 2011.

35. Ханбабаева О.Е., Богданова В.Д., Заренкова Е.Г. Изучение биологии цветения и опыления сортов и линий карликового львиного зева (Antirrhinum majus L.). Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2013;(5):92-100.

36. Khojayori F.N., Ponraj U., Buch K., Zhao Y., HerreraUbaldo H., Glover B.J. Evolution and development of complex floral displays. Development (Cambridge). 2024;151(21):dev203027. DOI: 10.1242/dev.203027

37. Koes R., Verweij W., Quattrocchio F. Flavonoids: A colorful model for the regulation and evolution of biochemical pathways. Trends in Plant Science. 2005;10(5):236-242. DOI: 10.1016/j.tplants.2005.03.002

38. Kosugi S., Ohashi Y. PCF1and PCF2 specifically bind to cis elements in the rice proliferating cell nuclear antigen gene. The Plant Cell. 1997;9(9):1607-1619. DOI: 10.1105/tpc.9.9.1607

39. Kramer E.M. Plus ça change, plus c’est la même chose: The developmental evolution of flowers. Current Topics in Developmental Biology. 2019;131:211-238. DOI: 10.1016/bs.ctdb.2018.11.015

40. Krylova Е.А. The role of TFL1 orthologs in determining of plant architectonics. Russian Journal of Genetics. 2020;56(11):1308-1322. DOI: 10.1134/S1022795420110058

41. Крылова Е.А., Михайлова А.С. Регуляция биосинтеза флавоноидов у представителей трибы фасолиевые Phaseoleae DC. Биотехнология и селекция растений. 2021;4(3):15-25. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-3-o1

42. Кузнецова Т.В., Тимонин А.К. Соцветие: морфология, эволюция, таксономическое значение (применение комплементарных подходов). Москва: КМК; 2017.

43. Li M., Zhang D., Gao Q., Luo Y., Zhang H., Ma B. et al. Genome structure and evolution of Antirrhinum majus L. Nature Plants. 2019;5(2):174-183. DOI: 10.1038/s41477-018-0349-9

44. Luo D., Carpenter R., Copsey L., Vincent C., Clark J., Coen E. Control of organ asymmetry in flowers of Antirrhinum. Cell. 1999;99(4):367-376. DOI: 10.1016/s0092-8674(00)81523-8

45. Luo D., Carpenter R., Vincent C., Copsey L., Coen E. Origin of floral asymmetry in Antirrhinum. Nature. 1996;383(6603):794-799. DOI: 10.1038/383794a0

46. Мамонов Е.В., Ханбабаева О.Е. Гаметофитная самонесовместимость инбредных линий львиного зева (Antrirrhinum majus L.) в зависимости от возраста цветка и условий среды. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2008;(1):95-100.

47. Martin C., Carpenter R., Sommer H., Saedler H., Coen E.S. Molecular analysis of instability in flower pigmentation of Antirrhinum majus, following isolation of the pallida locus by transposon tagging. The EMBO Journal. 1985;4(7):1625-1630. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1985.tb03829.x

48. Martin C., Gerats T. Control of pigment biosynthesis genes during petal development. The Plant Cell. 1993;5(10):1253-1264. DOI: 10.1105/tpc.5.10.1253

49. Martin C., Prescott A., Mackay S., Bartlett J., Vrijlandt E. Control of anthocyanin biosynthesis in flowers of Antirrhinum majus. The Plant Journal. 1991;1(1):37-49. DOI: 10.1111/j.1365-313x.1991.00037.x

50. Mizzotti C., Galliani B.M., Masiero S. The backstage of the ABC model: the Antirrhinum majus contribution. Plant Biosystems. 2014;148(1):176-186. DOI: 10.1080/11263504.2013.877531

51. Moss S.M.A., Zhou Y., Butelli E., Waite C.N., Yeh S.M., Cordiner S.B. et al. Painted flowers: Eluta generates pigment patterning in Antirrhinum. The New Phytologyst. 2024;243(2):738-752. DOI: 10.1111/nph.19866

52. Nassour R., Ayash A., Al-Tameemi K. Anthocyanin pigments: structure and biological importance. Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 2020;13(4):45-57.

53. Nath U., Crawford B.C.W., Carpenter R., Coen E. Genetic control of surface curvature. Science (New York). 2003;299(5611):1404-1407. DOI: 10.1126/science.1079354

54. Otero A., Fernández-Mazuecos M., Vargas P. Evolution in the model genus Antirrhinum based on phylogenomics of topotypic material. Frontiers in Plant Science. 2021;12:631178. DOI: 10.3389/fpls.2021.631178

55. Oyama R.K. Pollinator-mediated reproductive isolation and speciation in Antirrhinum (Veronicaceae) [dissertation]. Cambridge, MA: Harvard University; 2002.

56. Pattanaik S., Kong Q., Zaitlin D., Werkman J.R., Xie C.H., Patra B. et al. Isolation and functional characterization of a floral tissue-specific R2R3-MYB regulator from tobacco. Planta. 2010;231(5):1061-1076. DOI: 10.1007/s00425-010-1108-y

57. Qiao Z., Song X., Kong Y., Shi S., Yan B., Egea-Cortines M. et al. Molecular mechanisms regulating ornamental traits and scent production in snapdragon (Antirrhinum majus L.). Horticulture Advances. 2023;1:15. DOI: 10.1007/s44281023-00019-y

58. Quattrocchio F., Wing J., Woude K., Souer E., Vetten N., Mol J., Koes R. Molecular analysis of the anthocyanin2 gene of petunia and its role in the evolution of flower color. The Plant Cell. 1999;11(8):1433-1444. DOI: 10.1105/tpc.11.8.1433

59. Рахмангулов Р.С. Применение системы CRISPR/Cas для редактирования генов декоративных культур. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(3):33-41. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-3-o1

60. Рахмангулов Р.С., Барабанов И.В., Ерастенкова М.В., Иванов А.А., Коваленко Т.В., Межина К.М. и др. Новые направления в генетике, селекции, биотехнологии декоративных и ягодных культур в ВИР им. Н.И. Вавилова. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(4):65-78. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-4-o3

61. Рахмангулов Р.С., Тихонова Н.Г. Селекция декоративных растений в России. Биотехнология и селекция растений. 2021;4(4):40-54. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-4-o4

62. Rosinski J.A., Atchley W.R. Molecular Evolution of the Myb family of transcription factors: evidence for polyphyletic origin. Journal of Molecular Evolution. 1998;46(1):74-83. DOI: 10.1007/pl00006285

63. Rothmaler W. Taxonomische Monographie der Gattung Antirrhinum. Berlin: Akademie Verlag; 1956. [in German]

64. Рындин А.В., Мохно В.С. Создание новых генотипов герберы. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012;(5):24-26.

65. Санникова В.Ю. Генная инженерия как способ получения декоративных растений с измененной окраской цветков. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(1):40-45. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-1-o1

66. Schwarz-Sommer Z., Davies B., Hudson A. An everlasting pioneer: the story of Antirrhinum research. Nature Reviews. Genetics. 2003a;4(8):657-666. DOI: 10.1038/nrg1127

67. Schwarz-Sommer Z., de Andrade Silva E., Berndtgen R., Lönnig W.E., Müller A., Nindl I. et al. A linkage map of an F2 hybrid population of Antirrhinum majus and A. molle. Genetics. 2003b;163(2):699-710. DOI: 10.1093/genetics/163.2.699

68. Schwarz-Sommer Z., Gübitz T., Weiss J., Gómez-di-Marco P., Delgado-Benarroch L., Hudson A. et al. A molecular recombination map of Antirrhinum majus. BMC Plant Biology. 2010;10:275. DOI: 10.1186/1471-2229-10-275

69. Schwinn K., Venail J., Shang Y., Mackay S., Alm V., Butelli E. et al. A small family of MYB-regulatory genes controls floral pigmentation intensity and patterning in the genus Antirrhinum. The Plant Cell. 2006;18(4):831-851. DOI: 10.1105/tpc.105.039255

70. Shang Y., Venail J., Mackay S., Bailey P.C., Schwinn K.E., Jameson P. et al. The molecular basis for venation patterning of pigmentation and its effect on pollinator attraction in flowers of Antirrhinum. The New Phytologist. 2011:189(2);602-615. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2010.03498.x

71. Shannon S., Meeks-Wagner D.R. A mutation in the Arabidopsis TFL1 gene affects inflorescence meristem development. The Plant Cell. 1991;3(9):877-892. DOI: 10.1105/tpc.3.9.877

72. Shoeva O.Yu., Khlestkina E.K. Anthocyanins participate in the protection of wheat seedlings against cadmium stress. Cereal Research Communications. 2018;46(2):242-252. DOI: 10.1556/0806.45.2017.070

73. Слепченко Н.А., Пащенко О.И. Состав и состояние коллекции многолетних травянистых цветочных культур ФИЦ СНЦ РАН. Субтропическое и декоративное садоводство. 2021;(76):66-80. DOI: 10.31360/2225-3068-2021-76-66-80

74. Sommer H., Bonas U., Saedler H. Transposon-induced alterations in the promoter region affect transcription of the chalcone synthase gene of Antirrhinum majus. Molecular and General Genetics. 1988;211(1):49-55. DOI: 10.1007/BF00338392

75. Sommer H., Carpenter R., Harrison B.J., Saedler H. The transposable element Tam3 of Antirrhinum majus generates a novel type of sequence alterations upon excision. Molecular and General Genetics. 1985;199(2):225-231. DOI: 10.1007/BF00330263

76. Sommer H., Saedler H. Structure of the chalcone synthase gene of Antirrhinum majus. Molecular and General Genetics. 1986;202(3):429-434. DOI: 10.1007/BF00333273

77. Spelt C., Quattrocchio F., Mol J., Koes R. anthocyanin1 of petunia encodes a basic-helix loop helix protein that directly activates structural anthocyanin genes. The Plant Cell. 2000;12(9):1619-1631. DOI: 10.1105/tpc.12.9.1619

78. Sutton D.A. A revision of the tribe Antirrhineae. London: British Museum; 1988.

79. Tanaka Y., Sasaki N., Ohmiya A. Biosynthesis of plant pigments: anthocyanins, betalains and carotenoids. The Plant Journal. 2008;54(4):733-749. DOI: 10.1111/j.1365313X.2008.03447.x

80. Tröbner W., Ramirez L., Motte P., Hue I., Huijser P., Lönnig W.E. et al. GLOBOSA: a homeotic gene which interacts with DEFICIENS in the control of Antirrhinum floral organogenesis. The EMBO Journal. 1992;11(13):4693-4704. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05574.x

81. Waites R., Hudson A. phantastica: a gene required for dorsoventrality of leaves in Antirrhinum majus. Development. 1995;121(7):2143-2154. DOI: 10.1242/dev.121.7.2143

82. Walker A.R., Davison P.A., Bolognesi-Winfield A.C., James C.M., Srinivasan N., Blundell T.L. et al. The TRANSPARENT TESTA GLABRA1 locus, which regulates trichome differentiation and anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis, encodes a WD40 repeat protein. The Plant Cell. 1999;11(7):1337-1350. DOI: 10.1105/tpc.11.7.1337

83. Wang J.L., Wang H.W., Cao Y.N., Kan S.L., Liu Y.Y. Comprehensive evolutionary analysis of the TCP gene family: further insights for its origin, expansion, and diversification. Frontiers in Plant Science. 2022;13:994567. DOI: 10.3389/fpls.2022.994567

84. Weberling F. Morphology of flowers and inflorescences. Cambridge: Cambridge University Press; 1989.

85. Zhang D., Yang Q., Bao W., Zhang Y., Han B., Xue Y. et al: Molecular cytogenetic characterization of the Antirrhinum majus genome. Genetics. 2005;169(1):325-335. DOI: 10.1534/genetics.104.031146


Рецензия

Для цитирования:


Барабанов И.В., Васильева М.В., Анисимова И.Н., Рахмангулов Р.С. Львиный зев (Antirrhinum majus L.): ретроспектива современной селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2025;186(1):210-223. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2025-1-210-223

For citation:


Barabanov I.V., Vasilieva M.V., Anisimova I.N., Rakhmangulov R.S. Snapdragon (Antirrhinum majus L.): a retrospective review of contemporary breeding. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2025;186(1):210-223. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2025-1-210-223

Просмотров: 101


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-8834 (Print)
ISSN 2619-0982 (Online)