植物转基因沉默的机制及克服方法

植物转基因沉默可以发生在染色体DNA、转录和转录后3种不同的层次上,转录水平基因沉默机制涉及DNA甲基化、位置效应、重复序列和同源序列等的作用,转录后水平基因沉默机制常用RNA阈值模型、异常RNA模型、双链RNA模型和未成熟翻译终止模型等解释。使用去甲基化、控制外源基因的拷贝数及结合位点、利用MAR序列、优化使用增强子、启动子等手段可以解除部分转基因沉默。     

基因沉默与植物抗病毒的可能机制

本文根据目前RNA介导的植物病毒抗性(RMVR)、转录后基因沉默(PTGS)的研究成果,从RMVR与PTGS的关系和机制、植物采用基因沉默产生抗性、病毒抑制基因沉默致病及共同进化等几个方面进行介绍了基因沉默可能是植物抵抗病毒的一种机制,深入研究基因沉默不仅在抗病机制上有重要的理论意义,而且对彻底解决植物病毒问题有较大的潜在实用价值。     

植物基因沉默机制研究进展

综述了植物体中转录水平、转录后水平基因沉默及RNA干扰（RNAi）导致基因沉默的机制,并阐述了RNAi技术在植物基因工程中的广泛应用。     

DNA干扰现象及其作用机理研究进展

与体内某一基因相同的DNA序列可特异性抑制细胞内靶标基因的表达,这种现象称之为DNA干扰(DNAi)。DNAi是随着转录后基因沉默现象而在烟草属植物上被发现,之后在一些动植物及其细胞上也被发现。在原核生物中也存在DNAi现象,且原核生物的Ago在体外也能实现DNAi。原核生物DNAi的机理主要是Ago以DNA为向导切割DNA或RNA,而真核生物可能是基因转录后抑制、基因组甲基化和启动子结合的转录抑制等。本文还对DNAi的进一步研究和应用进行了讨论和展望。     

RNA干涉原理及其应用

RNA干涉是指外源dsRNA引发生物体内的基因的同源序列降解，从而表现出的基因转录后的沉默现象，它与植物中的共抑制和真菌中的基因压制可能具有相同的作用机制。在这一过程中，需要eIF2c类似蛋白因子、RNA螺旋酶、RNA依赖性RNA多聚酶、核糖核酸酶、ATP和转膜蛋白参与。RNA干涉可以用于功能基因组学研究，也可用于克服转基因生物的基因沉默现象，使外源基因在遗传改良生物中能更好地表达，还用于基因治疗，抑制有害基因的表达等。     

真菌RNA沉默研究进展

阻抑(Quelling)与减数分裂沉默(Meiotic silencing by unpaired DNA,MSUD)等真菌RNA沉默(RNA silencing)现象的研究拓展了我们当前对基因表达调控的认知。随着测序信息量的爆炸性增长与功能研究的不断深入,真菌RNA沉默展示出的复杂与多样为真核生物研究提供了全新的视角。本文就当前真菌RNA沉默及相关小分子RNA(Small RNA,sRNA)的研究现状做一简要概述。     

植物内源小RNA及其介导的基因沉默途径

阐述了植物内源小RNA的种类及其介导的多种RNA基因沉默途径,RNA沉默途径中的主要效应蛋白及复合物的组成和功能,重点介绍了miRNA介导的基因沉默途径和siRNA介导的基因沉默途径的异同及其功能,为便于了解植物基因表达调控的多层次性和复杂性,进一步挖掘和利用植物内源信号途径提供一定的参考。     

植物转基因沉默

转基因植物中转基因沉默已成为植物基因工程的一大障碍。对转基因沉默产生的原因及克服转基因植物中转基因沉默的对策进行了综述。     

RNA沉默机制及其介导的植物抗病毒基因工程研究进展

RNA沉默是一种由双链RNA诱导同源RNA降解的现象,是植物的一种天然抗病毒机制.但是由于长期的共进化过程,一些病毒会在siRNA沉默途径以及miRNA沉默途径中编码一些抑制蛋白来对抗这种机制,使其作用受到抑制.文章对RNA沉默的发现、过程、抑制及其由RNA沉默介导的对RNA病毒、DNA病毒的抗性、以及由转病毒基因介导的病毒抗性等几种植物抗病机制.同时,对研究中所存在的一些问题作了分析,并就今后的研究重点和方向作了展望.     

病毒诱导基因沉默在蔬菜作物上应用的研究进展

近年来,病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术作为一种研究植物基因功能的反向遗传学手段,因其构建简易、成本低、周期短等优势在功能基因组领域的研究更为广泛和深入。在蔬菜作物生长发育、逆境胁迫、物质合成和代谢调控等相关基因功能的研究中,VIGS作为一种快速、高效、高通量的基因沉默新技术发挥了重要作用。因此,利用VIGS技术开展蔬菜作物新基因的挖掘、抗病抗逆基因功能鉴定、作物改良、分子育种等相关研究的意义重大。目前,在蔬菜作物中已经成功建立了多种以病毒为载体的VIGS体系,但该体系仍然存在一些不足。随着研究者对VIGS作用机制的深入探究和病毒载体的不断开发,VIGS在蔬菜作物上的应用范围越来越广阔。本文通过梳理近年来国内外基于VIGS技术研究茄果类、瓜类和叶菜类等蔬菜基因功能的研究报道和发展趋势,对VIGS技术机制、病毒载体的应用以及VIGS技术进展做了简要解析,同时对比分析了VIGS技术与RNA干扰技术（RNA interference,RNAi）以及当前较为流行的CRISP/CAS9技术的优缺点。重点介绍VIGS技术在蔬菜果实发育和抗病中的应用,对该技术在蔬菜作物物质代谢、激素调控、生物与非生物胁迫应答方面的最新进展进行了综述,并列举了利用VIGS技术研究茄果类、瓜类、叶菜类和豆类蔬菜靶基因功能和沉默表型的案例,总结了VIGS技术在研究蔬菜作物基因功能时缺乏适合的VIGS载体,缺乏有效的病毒载体侵染方法,在某些组织中难以系统性沉默,沉默效率低,VIGS固有的局限性等方面存在的问题和不足。同时提出了未来VIGS技术在开发特异性与稳定性更高的病毒载体,选择高效的基因片段,建立适合更多寄主范围的病毒载体等方面的研究方向。对VIGS技术用于蔬菜基因功能分析、蔬菜作物改良、分子育种以及生产不携带外源基因的蔬菜品种育成等方面的应用前景进行了展望,以期为开展蔬菜作物生长发育、次生代谢、逆境胁迫等相关基因功能研究以及突破制约VIGS技术的关键因素研究提供思路与参考。     

RNA干涉技术及其应用

RNA干涉(RNA interference,RNA1)是由双链RNA导入而引起的转录后基因沉默,它可以作为一种有力的工具在多种有机体中抑制特异性基因的表达。文章简要介绍了RNA干涉的发现史、作用机制、特点及该项技术的用途。RNA1的作用机制可以分为起始阶段和效应阶段。双链RNA被Dicer消化成siRNAs(small interfermg RNAs),进一步形成RNA诱导沉默复合物(RNA-mduced silencmg complex,or RISC),在siRNAs的引导下切割靶mRNA。RNAi技术在疾病的基因治疗、功能基因组学及细胞信号通路分析等力面具有广阔的应用前景。     

dsRNA介导的抗ToMV和CMV植物表达载体的构建

[目的]构建通过表达dsRNA,诱导植物基因沉默机制可抗2种病毒的表达载体.[方法]根据已报道番茄花叶病毒(ToMV)的运动蛋白基因(MP)和黄瓜花叶病毒(CMV)的沉默抑制子基因(2b)的核苷酸序列设计特异性引物,扩增到部分△MP和2b基因;然后通过重组PCR技术将2个病毒基因进行融合,获得长度为676 bp的融合基因△MP-2b.再将融合基因以反向重复的方式与大豆内含子相连,并定向插入到植物表达载体pBIN438上35S启动子下游.[结果]构建了含两种不同病毒来源基因的植物表达载体pBIN438△MP-2b(i/r).酶切和PCR鉴定证明所构建的载体与预期的设计完全一致.[结论]为利用RNA沉默原理进行植物广谱抗病研究奠定了基础.     

RNA干扰及其在植物研究中的应用

RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是双链RNA诱导的转录后基因沉默。RANi在生物体内普遍存在,且高度保守,被生物学家誉为生物体在基因组水平上的免疫系统。随着RNAi机制研究的不断深入,RNA干扰作为一种高效的、序列特异的基因沉默,可在植物基因功能分析、农作物基因组改良和植物抗病毒研究等方面发挥重要作用。     

植物中依赖于RNA的RNA聚合酶研究进展

依赖于RNA的RNA聚合酶(RDR)能够以单链RNA为模版合成互补RNA链,产生双链RNA。双链RNA在细胞内被类似RNaseⅢ的酶DCL加工成20～24 nt的小分子干扰RNA(siRNA)。siRNA可以在转录水平或转录后水平抑制靶基因的表达。RDR通过基因沉默途径参与植物的生长发育调节、逆境应答以及表观遗传修饰等许多生物学过程。加深对植物RDR表达模式、生化活性及生物学功能等方面的理解将有利于植物基因沉默的发展和运用。     

抗病毒RNA沉默和病毒拮抗RNA沉默策略研究进展

RNA沉默通指在转录或转录后水平上由RNA介导、序列特异性地降解靶标RNA从而抑制基因表达的过程。在动物、真菌和植物中,RNA沉默是通过小RNA的形成来抵御病毒侵染的,病毒自身可以作为RNA沉默的诱导子和靶标。病毒通过进化形成积极的和消极的策略来对抗RNA沉默。为此,主要讨论了siRNAs和miRNAs介导的抗病毒RNA沉默以及病毒蛋白和RNA介导的沉默抑制作用,有助于阐明病毒侵染与寄主之间的相互关系,为抗病毒研究奠定基础。     

白菜雄性不育相关基因BcMF3和BcMF4的A9启动子的基因沉默植物表达载体的构建

以白菜(Brassica campestris ssp.chinensis,syn.B.rapa ssp.chinensis)雄性不育相关基因BcMF3和BcMF4为沉默对象,利用绒毡层组织特异性的A9启动子,构建了反义RNA、RNA干涉和双价反义RNA植物表达载体。结果表明,经过一系列分子操作,获得了A9启动子和目的基因片段,并利用它们构建了5个基因沉默植物表达载体,可用于基因功能验证。     

病毒诱导基因沉默的研究进展

对病毒诱导的基因沉默(VIGS)的发现、载体的开发、作用机理和优势的研究,以及VIGS在植物基因功能鉴定上的应用和展望进行了综述.     

植物DNA甲基化与转基因沉默

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式之一,植物DNA甲基化及其引起的转基因沉默现象的研究对植物基因工程领域的发展有着举足轻重的作用。介绍了植物DNA甲基化作用机理及其过程中至关重要的3种胞嘧啶甲基转移酶：MET1甲基转移酶家族、染色质甲基化酶（CMT）和结构域重排甲基转移酶（DRM）,并阐述了植物DNA甲基化的相关机制,包括RNA介导的DNA甲基化（RdMD）、组蛋白修饰与DNA甲基化和DNA去甲基化。通过分析植物转基因沉默现象与DNA甲基化的关系,提出了克服由DNA甲基化引起的转基因沉默的相关对策。     

RNA干涉及其应用

在各种各样的真核生物当中,双链RNA(dsRNA)促使了有效的同源mRNA分子降解,这个过程被称为RNA干扰(RNAi)。RNAi现象通过调控RNA抑制基因表达,它在植物、动物、真菌中广泛存在,被认为是一种抑制病毒性复制和转座子活动的抗御机制,而在此过程中,侵染型病毒为了能够不被这种机制干扰抑制,继续在寄主体内生存、繁殖,则产生了一种反抗御机制———即产生抑制蛋白来对付转录后基因沉默(PTGS)。对RNAi以及RNAi抑制物的作用机制、抑制物类型、特点及相关应用方面作了比较详尽的综述。dsRNA介导的PTGS将是分子生物学领域的研究热点之一,在研究基因功能,基因治疗,抗病毒基因工程,解剖和调控次生代谢途径等方面有着广泛的应用前景。