棉花VIGS病毒载体的构建及其在抗病基因功能鉴定的应用

【目的】利用农杆菌介导的VIGS基因沉默技术,研究陆地棉抗病相关基因在棉花抗黄萎病中的功能。【方法】利用分子生物学技术构建VIGS病毒载体,建立VIGS病毒诱导沉默体系;利用此体系将棉花中的一个钙依赖蛋白(CDPK)基因,通过农杆菌介导在陆地棉中沉默,根据此基因沉默植株在病原菌环境下的发病情况研究该基因在棉花抗病中的功能。【结果】利用包含有GhCPK抗病基因片段的VIGS病毒载体的农杆菌侵染棉花子叶,病毒载体上的目的基因片段由RNA聚合酶识别并合成双链RNA(double stranded RNA,dsRNA),dsRNA由Dicer酶识别并于其它RNA形成RNA诱导的沉默复合体(RNA induced silencing complex, RISC),RISC对内源GhCPK mRNA进行识别和切割作用,内源GhCPK mRNA降解而发生基因沉默。GhCPK基因沉默导致棉苗对黄萎病敏感性增加,证明GhCPK基因参与调控棉花抗病功能。【结论】病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)能够快速有效的研究GhCPKs基因在棉花抗病中的功能。     

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.     

RNA干涉与基因功能研究进展

RNA干涉是通过双链RNA的介导，在基因的转录后水平上，特异性抑制具有相应序列的基因表达，即通过双链RNA的介导特异性降解相应序列的mRNA，从而导致转录后水平的基因沉默。迄今，在真菌、植物、动物等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制。RNA干涉对于抵抗病毒入侵、抑制转座子活动、生物体的发育和基因表达调控都有重要作用；它也为基因功能的研究开辟了一条新途径。文章综述了RNA干涉的机制及其在基因功能研究方面的最新进展。     

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。     

RNAi技术在植物功能基因组学中的研究进展

文章主要综述了RNA干涉(RNAi)技术在植物功能基因组学中的研究策略及研究现状,包括RNA干涉的作用机制及技术特征,引发植物RNAi机制的转基因RNAi技术以及病毒介导的基因沉默技术。转基因RNAi技术方面,包括载体结构的优化策略、高通量载体的构建方法以及该技术的优缺点。病毒介导的基因沉默技术方面包括病毒载体及宿主种类,病毒感染方法,试验对照的建立、环境因素的影响以及该技术的优缺点。     

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。     

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     

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...     

陆地棉GhPKE1的生物信息学分析及功能验证

为研究棉花重金属结构域基因GhPKE1在棉花中的作用，采用生物信息学方法对GhPKE1 DNA序列的结构特性及其编码蛋白质的理化性质、疏水性和蛋白二级结构等进行分析，并根据GhPKE1的结构特点构建了GhPKE1的病毒诱导基因沉默（VIGS）载体侵染棉花。结果表明，GhPKE1基因序列全长1 048 bp，蛋白质相对分子质量27.54 kD，等电点9.3，不稳定系数35.56。分别用硫酸钠（Na₂SO₄）和氯化镉（CdCl₂）胁迫处理沉默GhPKE1的三叶期棉苗，处理后植株表现出明显的表型差异。qRT-PCR表达模式分析表明，用pYL156：GhPKE1侵染过的棉花中GhPKE1转录水平与对照相比显著降低；与对照相比，沉默GhPKE1棉花幼苗的抗Na₂SO₄和抗CdCl₂性显著减弱。综上所述，GhPKE1基因在棉花响应逆境胁迫过程中发挥重要作用，为进一步研究棉花的抗逆机制奠定基础。     

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。     

Construction of Tobacco Bax lnhibitor-1 ihpRNA Gene Silencing Vector and Transformation into Agrobacterium tumefaciens EHA105

The plasmid pGSA1285 was first modified by substituting its GUS sequence with the Chalcone synthase intron fragment from vector pFGC5941 to get the plant silencing expression vector that contained Kanamycin resistance site and was named as pGSA2285. Using PCR-based amplification, two different restriction sites at both ends of tobacco Bax inhibitor-1 (NtBI-1) gene were created, respectively, which made the construction of ihpRNA gene silencing vector more efficiently. Then, NtBI-1 genes were inserted into Multiple Cloning Site (MCS) of pGSA2285 respectively to form Bax inhibitor-1 ihpRNA gene silencing vector, named as pGSA4285, containing sense and anti-sense BI-1 sequence which was spliced by chalcone synthase intron. Combined PCR identification and enzyme restriction analyses, the results showed that Bax inhibitor-1 ihpRNA gene silencing vector had been constructed and transferred into Agrobacterium tumefaciens EHA105 successfully, which laid a foundation for the further study on the function of BI-1 in plant PCD regulation.     

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。     

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。