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。     

植物中RNA介导的沉默及其应用

在植物中 ,双链RNA(dsRNA)可通过降解细胞质中与之同源的mRNA而诱导产生转录后基因沉默 (PTGS) ,或通过使同源的核DNA高度甲基化而产生转录基因沉默 (TGS ,启动子甲基化 )或PTGS(转录或编码区甲基化 )。RNA介导的沉默可在细胞间进行传递 ,从而使整个植株都表现出PTGS或TGS ,且PTGS的程度会在植物发育过程中逐渐加强 ,减数分裂后重置。植物病毒也会介导产生沉默现象 ,PTGS是植物天然的一种抗病毒机制。利用导入外源dsRNA可抑制基因表达或使基因超量表达 ,使用病毒载体 ,可提供功能启动子、暂时表达系统 ,并为植物功能基因组学研究提供新的工具。     

几种水稻病毒非结构蛋白研究进展

对水稻病毒编码的病毒基质、管状蛋白、逆转录酶、基因沉默抑制子、核酸结合活性蛋白、转录调节功能蛋白6种非结构蛋白及其功能进行了介绍,为发现水稻病毒的潜在药物靶标以及研究病毒与寄主互作关系提供了参考。     

复制缺陷型慢病毒载体法高效制作转基因家禽

基于慢病毒的第三代复制缺陷型载体由于可侵染分化及未分化细胞，在细胞增殖、分化中没有转录沉默现象，且高效整合，具有高安全性，因而倍受关注。在我们以绿色荧光蛋白（GFP）为标记基因，用慢病毒载体制作转基因鸡，PCR检测显示有67%的个体为转基因阳性，其中2只可从活体体表直接发现较强的绿色荧光信号。     

南方水稻黑条矮缩病毒S6编码一个沉默抑制子

 【目的】分析南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）基因组S6编码的SP6蛋白的抑制子活性,明确SRBSDV是否编码RNA沉默抑制子来干扰植物的沉默。【方法】将分别含有SP6与GFP质粒的农杆菌共浸润转GFP基因的16c本氏烟纯合系,观察SP6对局部沉默和系统沉默的抑制作用;将含有SP6,GFP和dsGFP质粒的农杆菌三者共浸润,观察SP6对由dsRNA引起的沉默的抑制作用;在同一植株不同部位接种GFP和SP6,观察SP6对RNA沉默信号传导的影响;通过马铃薯X病毒（Potato virus X,PVX）在本氏烟上表达SP6,观察SP6是否能增强PVX的致病性。【结果】SP6能抑制由GFP正义RNA介导的沉默,但其抑制作用较弱,仅能延缓局部沉默和系统沉默的产生。SP6能灭活RNA沉默信号,阻止沉默信号的长距离传导,回复GFP的沉默,但不能抑制由dsRNA引起的沉默。利用PVX在本氏烟上表达SP6能增强PVX的致病性。【结论】SP6是病毒编码的RNA沉默抑制子,在RNA沉默的起始和信号传导阶段起作用。     

农杆菌介导的外源基因在本氏烟中瞬时表达体系优化研究

为提高外源蛋白的表达量及稳定性,期望通过RNA、蛋白水平的研究,制定一套高效的外源蛋白表达体系。通过共表达沉默抑制子、添加定位信号、沉默自噬关键基因atg5,分析各处理对植物外源蛋白表达的影响。结果表明:共表达植物病毒沉默抑制子p25或HC-Pro抑制mRNA降解速率,提高外源蛋白表达水平;外源蛋白增加内质网定位信号,可提高蛋白的持续表达能力;瞬时沉默自噬途径关键基因atg5,有利于外源蛋白的积累。外源蛋白表达过程中对易降解的外源蛋白,通过添加定位信号并结合使用沉默抑制子、自噬途径缺陷植株,可作为提高外源蛋白表达量及稳定性的新策略。     

甘蔗黄叶病毒P0蛋白分子特性及其抑制RNA沉默活性

【目的】甘蔗黄叶病（yellow leaf,YL）是一种主要的甘蔗病毒病害,在全球多数甘蔗种植国家或地区普遍发生,已对甘蔗生产造成严重威胁。其病原为甘蔗黄叶病毒（Sugarcane yellow leaf virus,SCYLV）,属于黄症病毒科马铃薯卷叶病毒属成员。研究SCYLV编码的沉默抑制子P0蛋白的分子特征、保守结构域及其在自然寄主甘蔗上抑制RNA沉默的功能,为下一步从RNA沉默水平解析SCYLV致病分子机理奠定基础。【方法】利用RT-PCR克隆技术获得SCYLV中国分离物CHN-FJ4编码的RNA沉默抑制子基因P0及其两个缺失突变体P0^Δ2-15（N端缺失15个氨基酸）和P0^Δ155-256（C端缺失102个氨基酸）,然后定向克隆到单子叶植物表达载体pUbi-nos（空载体）上,获得重组质粒。利用甘蔗嫩叶组织瞬时表达系统鉴定病毒RNA沉默抑制子技术,结合ImageJ软件定量分析P0及其两个缺失突变体抑制外源基因EYFP瞬时表达活性的变化。番茄丛矮病毒（Tomato bushy stunt virus,TBSV）编码的P19作为沉默抑制子阳性对照。【结果】P0核苷酸序列的遗传进化分析结果显示,所获得的SCYLV病毒分离物CHN-FJ4为BRA基因型,与其他BRA基因型分离物氨基酸序列一致性为96.1%-98.4%。利用MEME在线软件预测P0蛋白的保守结构域,结果表明P0蛋白含有3个显著的保守区。分别位于第1-60、76-125和161-210氨基酸残基。通过Datamonkey在线服务器（http://www.datamonkey.org）提供的5种运算方法分析P0蛋白氨基酸位点的选择压力,结果显示P0蛋白具有8个氨基酸正向选择位点。将含有P0及其缺失突变体的重组质粒连同含EYFP报告基因的pTEM12质粒采用基因枪轰击法分别导入甘蔗嫩叶组织细胞,轰击后48-120 h,P0和P19逐渐地提高EYFP荧光表达点数和荧光表达水平;在120 h,与pUbi-nos空载体（不含沉默抑制子）对照组相比,P0和P19均显著地提高甘蔗嫩叶组织EYFP荧光表达点数和荧光表达水平,分别达1.6倍和4.0倍以上。P0与P19抑制RNA沉默活性水平没有显著差异（P>0.05）。P0蛋白N端缺失15个氨基酸（P0^Δ2-15）和C端缺失102个氨基酸（P0^Δ155-256）均丧失了沉默抑制子的功能,荧光表达与不含沉默抑制子对照组相当。【结论】在甘蔗嫩叶组织EYFP瞬时表达体系上,P0能够显著地提高外源基因EYFP表达水平。P0蛋白N端15个氨基酸和C端102个氨基酸含有显著的保守区域,是P0发挥沉默抑制子功能所必需的。     

植物抗病毒机制研究进展

植物病毒病是一类严重影响植物生长和危害农作物生产的重要病害。病毒虽然结构简单,却变异复杂,所以一直给农业发展带来持续性的挑战。植物的先天免疫系统和RNA沉默是两种比较保守的抗病毒机制。植物的先天免疫系统包括两层,第1层是病原的相关分子模式触发的免疫,能够阻碍病毒等病原物入侵植物细胞;第2层是病原效应物触发的免疫,植物抗性蛋白能够识别病原物释放到植物细胞中的效应蛋白。这两层免疫系统的功能行使依赖于细胞膜上和细胞内的免疫受体蛋白。当病毒成功侵染植物细胞后,病毒的核酸需要利用植物的蛋白质合成系统完成自我复制,RNA沉默介导的植物抗病毒机制在此过程发挥重要的作用。病毒侵染的植物细胞内会产生病毒来源的小分子RNA(vsiRNA)。vsiRNA既可以靶向病毒RNA也可以靶向宿主转录本,引起转录后基因沉默(PTGS),也可以通过DNA甲基化、异染色质化,引起转录基因沉默。围绕先天免疫系统和RNA沉默介导的两种保守的植物抗病毒机制进行综述,旨在更好地理解植物与病毒之间的互作关系,为利用基因工程培育抗性品种和发展更有效的病毒防御策略提供思路。     

RNA干扰研究现状

RNA干扰(RNAi)是指生物体内利用双链RNA(dsRNA)诱导同源靶基因的mRNA特异性降解,从而导致转录后基因沉默的现象。其在抵抗病毒感染、抑制转座子活动、调控内源性基因表达等方面发挥重要作用。RNAi以其高特异性、高效性等显著优势将成为研究基因功能的全新手段。简要概括RNAi作用机制和siRNA技术的原理,同时也讨论了RNAi技术在其他领域,如在基因信号通路研究、高通量研究基因功能、基因治疗如肿瘤研究和疾病治疗等方面的应用。     

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.     

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。     

Advances of Researches on the Mechanism of Transgene Silencing in Transgenic Plants

转基因沉默是导致外源基因不能在转化植株中正常表达的重要原因。在此,从转录水平和转录后水平两个方面,综述了转基因植物中外源基因沉默的机制。DNA甲基化是引起外源基因沉默的主要原因。人们目前用以下几种模型来解释转录后水平基因沉默的机制,如RNA阈值模型、异常RNA和异位配对模型及双链RNA模型。对外源基因沉默机制的探讨是顺利开展植物基因工程的迫切要求,也将促进植物功能基因组学研究的进一步深入。     

植物中RNA干扰技术的研究与应用

RNA干扰(RNAi)是与靶基因同源的双链RNA引发的,在真菌、植物和动物中普遍存在的序列特异的转录后基因沉默(PTGS)现象。该方法的研究是目前分子生物学和基因工程领域研究的热点之一。作为反向遗传学研究的新工具,RNAi在基因功能研究、基因治疗以及病毒防治等方面发挥着巨大的作用,文章将RNAi的发现、作用机理、特点、导入思路和方法及其在植物中的广泛应用进行了综述。