病毒诱导的基因沉默技术在双子叶植物中的应用研究进展

病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)是能够快速鉴定基因功能的反向遗传学重要方法之一,是一种RNA水平转录后的基因沉默现象。因其具有试验周期短、操作方法简单、成本低、效率高、获得表型快以及高通量等优点,被大量运用于植物基因功能研究中。阐述了VIGS技术的作用机制,综述了VIGS技术在茄科、豆科、蔷薇科、葫芦科、锦葵科和菊科等双子叶植物中的应用及存在的问题,对前景进行展望,为进一步拓展VIGS的应用提供参考。     

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。     

VIGS基因沉默技术在作物基因功能研究中的应用与展望

随着作物基因组测序工作的陆续完成,大量影响作物重要农艺性状的基因功能等待挖掘.由于缺少高效的遗传转化方法,多种作物的基因功能研究进展缓慢.病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术不依赖遗传转化,通过病毒载体接种即可在当代植物体内实现对靶向基因的沉默.VIGS技术因其起...     

病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)在豌豆基因功能研究中的应用

病毒诱导的基因沉默技术（vIGs）是近年发展起来的一种通过抑制基因转录研究植物基因功能的快速方法,豌豆早褐病毒（PE—BV）的VIGS技术已经被成功的应用于豌豆发育调控基因功能的研究。该文在概述VIGS原理研究进展的基础上,对基于PEBV的VIGS技术流程进行总结,并提出改善其缺陷的方法和合理的数据分析处理方式,认为基因的沉默效率与基因在调控网络中的位置,上下游基因的影响及基因间的功能冗余有关。     

病毒诱导的基因沉默

    "病毒诱导的基因沉默"(virus-induced gene silencing,VIGS)一词最早用于描述被病毒侵染的植物的"恢复"现象,是一种植物抗病毒侵染的自然机制,现在已被开发成通过插入目的基因片段的重组病毒抑制植物内源基因表达的遗传技术,用于基因功能分析VIGS由小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)驱动,siRNA单链与RNA诱导的沉默复合物(RNA induced silencing complex,RISC)结合后,特异性地和与siRNA同源的靶标RNA结合,并降解RNA模板已有源于15种不同类型病毒的VIGS载体得到开发和应用在VIGS栽体中插入的目的片段、重组VIGS病毒载体的植物导入方法、沉默处理时的寄主生育期、沉默处理后的植物培育条件等均显著影响VIGS的效率作为一种新型的基因鉴定和功能研究技术工具,VIGS具有无需事先知道目的基因全长序列、获取表型迅速、无需构建转基因植株等诸多优点,已越来越广泛地被应用于植物基因功能研究     

茄科植物中HCT基因家族的鉴定及进化和表达分析

莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(shikimic acid/quinic acid hydroxy cinnamyl transferase,简称HCT)是辣椒素苯丙烷代谢途径中关键的限速酶,其催化的产物对茄科植物具有重要的生理学意义。为了探清HCT在茄科植物基因组中的状况,重点考察了其在茄科植物基因组中的分布,并利用生物信息学分析的方法,对HCT基因进行全面的鉴定,共获得拟南芥、烟草、番茄和辣椒的13条基因序列。其次,构建了HCT在茄科植物中的系统发育树,并对其进行相关的结构、功能和表达的分析。结果揭示了茄科植物中HCT基因的亲缘关系;HCT基因编码的蛋白结构域高度保守,该保守性体现在植物的结构和功能上。本研究为进一步研究茄科植物中的HCT基因的酶学及生理功能提供了基础。     

病毒诱导的基因沉默技术研究进展

病毒诱导的基因沉默技术(VIGS,Virus-induced gene silencing)是一种重要的生物技术,本文详细总结了VIGS技术的原理及发展、病毒载体的演化及其在植物抗病基因功能中的应用等方面的研究进展.     

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.     

TRV-GFP载体在麦秆菊上的应用

病毒介导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)对于研究基因功能是一种快速有效的反向遗传学工具。然而,高效的VIGS的技术却只在很少的一些植物中得到应用。为了拓展VIGS技术的应用,探明烟草脆裂病毒(Tobacco Rattle Virus,TRV)是否可以侵染麦秆菊(Helichrysum bracteatum Andr.)。利用以TRV-GFP为载体的VIGS方法成功侵染麦秆菊。由于TRV病毒载体携带有绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)的编码序列,所以利用荧光显微镜和手提式紫外灯可以迅速检测到TRV-GFP标记蛋白,利用GFP荧光的检测可以筛选侵染植株。总之,本研究证实以TRV-GFP为载体的VIGS方法为麦秆菊基因功能组的研究提供一个崭新的、潜在的、有价值的工具。     

林木功能基因组学及其研究策略

随着杨树等树木基因组测序的完成,林木育种进入了功能基因组学时代,林木功能基因组学研究面临的挑战是系统地对基因组中的所有预测基因进行注释和功能验证。林木功能基因组分析已经进入了高通量阶段,但要识别未知基因的确切功能,有必要了解每个基因在植物细胞所有基因活动网络中发挥的作用。因此,就必须了解各个基因在时间和空间上的表达模式。功能基因组学研究策略已经发展到能对这些成分细胞中基因的活性和浓度同时进行快速的测量。林木功能基因组学技术的最新研究进展能从全基因组进行功能分析,从而打开了林木未知基因功能研究的新途径。目前,广泛应用的林木功能基因组学研究策略有插入突变、FOX系统、蛋白质组学等。     

基因编辑技术及CRISPR/Cas系统在草地植物开发中的应用

随着高通量测序技术的兴起,功能基因组学研究得以迅猛发展.基因组定点修饰技术作为一项研究特定基因功能的工具,对功能基因组学的研究具有极强的推动作用.CRISPR/Cas系统是一种适应性免疫防御系统,在细菌、古细菌的长期演化过程中形成,用于对抗入侵的病毒及外源DNA.通过对各种基因编辑技术的对比,发现相比于DNA同源重组、锌指核酸酶(ZFNs)和转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)等技术,基于RNA指导的CRISPR/Cas系统为基因组定点编辑开辟了一条新的道路,在基因功能研究中具有效率高、成本低、易于操作等显著优点.从作用机制和发展历程等方面对目前基因编辑的4种技术进行简述,进一步总结CRISPR/Cas系统在经济林木、作物、植物病毒和牧草植物功能基因组编辑中的研究应用,以期为促进基因编辑技术在农牧生产中的应用提供参考.     

辣椒病毒诱导基因沉默接种方法的优化

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,简称VIGS)技术在候选基因功能验证方面起着非常重要的作用。以辣椒八氢番茄红素脱氢酶基因(简称PDS)为目标基因,分析表达载体转化农杆菌的菌液在LB液体培养基和诱导培养基(IM)中D600 nm值的变化趋势。结果表明,当LB液体培养基中菌液D600 nm值为1.15时,后续利用IM培养菌液的效率最高,PDS基因沉默效果明显;优化了农杆菌接种方法,可为辣椒利用VIGS技术进行候选基因的功能验证提供参考。     

马铃薯基因组计划研究进展

马铃薯是重要的茄科作物,在自然界中存在二倍体、三倍体、四倍体、五倍体和六倍体,同时是块茎形成、淀粉合成、对病原物应答研究的模式植物。由于茄科植物基因组存在高度的共线性,为此,开展番茄基因组计划及功能基因组学研究可以为其他蔬菜、水果等重要经济作物的研究提供理论和方法上的直接借鉴。从马铃薯的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和转录图谱,以及已从马铃薯中克隆的重要基因等方面详细阐述了马铃薯基因组研究的最新进展。     

烟草上基因沉默技术的应用分析

基因沉默技术即virus—induced genetic silencing,简称VIGS,指的是带有目的基因的病毒在入侵对象植物内部后,诱导植物内部相同序列基因不进行表达的操作,其属于转录后水平基因沉默现象.因基因沉默技术本身的应用优势,烟草行业相关技术人员在发展过程中,开始有意识地将其应用在烟草抗病育种与基因功能探...     

不同VIGS体系在棉花中沉默效率的研究

【目的】比较不同病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系在棉花中的沉默效率。【方法】本研究以35S启动子驱动的抗卡那霉素基因nptⅡ为目标基因,利用RNA病毒载体TRV和DNA病毒载体CLCrV构建基因沉默载体,研究这2套VIGS体系在棉花中的基因沉默效率和沉默持续时间的差异。【结果】TRV体系比CLCrV体系沉默效率高,TRV体系比CLCrV体系沉默持续时间短,CLCrV体系能够在棉花蕾、花、花药等生殖器官中发挥沉默作用。【结论】TRV病毒沉默体系主要适用于短期的棉花内源基因的沉默,CLCrV病毒沉默体系适用于研究棉花生长发育后期生殖生长相关的基因功能。本研究为棉花选取合适的VIGS体系提供参考,对研究棉花基因功能具有重要意义。     

高等植物基因克隆的策略

基因克隆是进行植物基因功能研究的先决条件。随着拟南芥、水稻、杨树等植物全基因组序列的公布,标志着基因组进入后基因组研究时代是分子生物学发展的必然趋势,同时为进一步克隆植物中控制重要性状的主效基因提供强大的基因组数据支撑。目前有较多的基因克隆传统及衍生技术,文章综述了图位克隆、同源克隆、转座子标记法、表达序列标签法、差异表达基因克隆等5种应用比较广泛的基因克隆技术,并就其发展方向和策略作了展望。     

基因编辑技术及其在作物育种中的应用与安全管理

基因组编辑技术是研究基因功能和对生物体基因进行定向改造的有力工具。随着近几年CRISPR/Cas9技术的快速发展,基因组编辑技术在作物育种领域起着越来越重要的作用。介绍了ZNFs、TALENs和CRISPR/Cas9系统的原理及在作物育种领域的研究进展,重点论述了CRISPR系统相关的变体和该系统在植物基因功能研究和作物育种中的进展。同时,也论述了基因编辑作物的检测方法及不同国家和地区对基因编辑作物的监管态度,重点介绍了美国、欧盟以及我国目前的监管态度,并分析了基因编辑作物存在的问题和发展趋势。为我国基因编辑作物的研究、安全管理和商业化批准提供了参考。     

南方根结线虫与秀丽线虫同源基因的鉴定及其应用分析

南方根结线虫(Meloidogyne incognita)是一种分布广危害严重的植物寄生线虫,有关该线虫发育和侵染植物的分子机制报道较少;秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是第一个模式动物,对其功能基因组进行了详细而深入的研究,因此,利用生物信息学手段寻找和鉴定二者高度同源的基因可为深入阐明寄生线虫侵染植物的分子机制和防治提供重要的科学依据.本研究利用最新公布的南方根结线虫的9 165个Contig序列分别和秀丽线虫的361 207个EST序列、23 973个蛋白质序列进行比对分析,获得了2种线虫高度同源的基因,通过gene ontology分析2 793个高度同源基因表明,这些基因在调控线虫的生长和发育等过程中发挥重要作用,该项研究将为利用秀丽线虫基因功能资源进行寄生线虫基因功能研究和防治植物线虫病害提供重要的技术平台和新的策略.     

植物基因功能验证技术概述

随着生物学研究在分子水平上的不断深入和推进,越来越多的基因得以发现并成功克隆,对基因功能的研究显得日益重要,这也是后基因组时代功能基因组学的重要研究内容。植物中存在的众多基因发挥着不同的作用,控制着不同的合成途径,基因各自发挥的功能对植物起着至关重要的作用。总结了有关基因功能验证技术方面的研究,并将常用于验证基因功能的方法做一归纳,以便为后续的试验研究提供生物学基础。