I Этап. Анализ фенотипических аномалий

На первом этапе построения имитационной модели, нами была проанализирована информация, сгруппированная в AGNS_PD. Информация была структурирована на основе онтологии развития АМП. Анализ большого количества мутантов, имеющих фенотипические отклонения в развитии АМП, показал наличие ограниченного количества типов аномалий как определенного органа так и растения в целом. Достаточно большое число мутантов и мутантных комбинаций приводят, в конечном счете, к одной и той же аномалии. Это позволяет утверждать, что развитие организма является системой с очень большой стабильностью и существует ограниченное число состояний, в которые эта система может войти в случае нарушения в работе одного из объектов ее составляющих. Эта особенность была использована при создании имитационной модели.

Нами был просмотрен весь спектр фенотипических проявлений мутаций в АМП и выявлены дискретные признаки отдельных типов аномалий. Всего было выявлено 20 типов (Табл. 1). При плейотропном влиянии мутаций, фенотипические признаки разделялись на несколько типов аномалий для их дальнейшего изучения. Примером гена с таким плейотропным эффектом является WUS. Мутации по гену WUS приводят к тому, что побеги развиваются из черешков котиледонов, т.е. черешки котиледонов как и АМП имеют меристематические стволовые клетки. С другой стороны, мутации по гену WUS, вызывают терминацию АМП в эмбриогенезе (Laux T. et al., 1996). Нам необходимо было выяснить, как соотносятся эти аномалии, на каких стадиях развития закладываются, является ли одна причиной другой. Также на первом этапе нами были выделены группы связанных аномалий, когда аномалии являлись следствием других, более ранних нарушений. Например, все мутации, приводящие к нарушению филлотаксиса, на более ранних стадиях вызывают дезорганизованность АМП или увеличение ее размеров.

Результатом первого этапа построения имитационной модели было выделение групп генов, совместно и частично заменяемо определяющих нормальное развитие на определенной стадии. Такая структуризация позволила извлечь и дополнительную информацию, например, если в группе генов, вызывающих определенную аномалию на определенном этапе, присутствуют двойные мутанты определенных генов и отсутствуют одиночные мутанты этих генов, это говорит о взаимозаменяемой функции этих генов на данном этапе. В случае одиночных мутантов о заменяемости функции мутантного белка можно судить по пенетрантности этой мутации (проценту растений, несущих мутантную аномалию). Наличие в группе только определенных аллелей гена и отсутствие других указывает на роль доменов белка, затронутых мутацией.

II Этап. Анализ данных по экспрессии генов.

На втором этапе на основе AGNS_ED, был проведен анализ данных по экспрессии генов, принадлежащих отдельно каждой группе. Были оценены стадии начала экспресcии генов в онтогенезе, стадии, при которых в норме происходят изменения экспрессии, тканевая и клеточная локализация экспрессии этих генов и изменение паттерна экспрессии в мутантах. Очевидно, что развитию фенотипической аномалии при мутации предшествуют нарушения в экспрессии генов. Нам удалось соотнести стадию проявления фенотипической аномалии и стадию начала экспресcии группы генов, определяющих эту аномалию (Табл. 1). Например, оказалось, что гены, мутации которых приводят к аномалиям в проростке, начинают экспрессироваться еще в раннем эмбриогенезе. На основе анализа некоторых аномалий развития АМП на стадии цветения, был сделан вывод об аналогичной предетерминации функций АМП соцветия на вегетативной стадии. После выявления этих обстоятельств в общий список аномалий было добавлено два новых типа аномалии «Отсутствие предетерминации функций ювенильной АМП в эмбриогенезе» и «Отсутствие предетерминации функций АМП цветения на вегетативной стадии». Полученная на первом этапе информация была структурирована соотнесением фенотипических аномалий со стадиями развития, на которых они начинают закладываться. Для плейотропных мутаций была выявлена последовательность и причинно следственная связь образования аномалий.

Таблица 1. Типы аномалий развития, выявленные при анализе фенотипических аномалий мутантов (фрагмент).

Стадия развития	Процесс	Тип аномалии	Фенотипическое проявление
Глобулярная стадия	Закладка АМП	АМП не закладывается	Эмбриональная леталь
Переход от эмбриональной к сердечковидной стадии	Формирование котиледонов, выделение зоны АМП	Зона АМП расширена	Эктопические АМП в черешках котиледонов после прорастания
		Зона АМП уменьшена	Котиледоны часто срощены, АМП отсутствиет, либо уменьшена, эмбриональная леталь
Сердечковидная-торпедная стадии	Формирование структуры АМП, увеличение количества клеток	Структура АМП нарушена	Постэмбриональные нарушения АМП
Торпедная стадия-взрослый зародыш	Поддержание баланса АМП в эмбриогенезе	АМП уменьшена или отсутствует	АМП отсутствует, но может образовываться после прорастания
		АМП увеличена	АМП увеличена
	Предетерминация функций развития ювенильной АМП	Отсутствие предетерминации функций ювенильной АМП в эмбриогенезе	Терминация развития ювенильной АМП без образования листьев