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。     

病毒诱导的基因沉默在茄科植物基因功能研究中的应用进展

茄科植物中有许多重要的经济与药用植物,随着茄科植物基因组测序工作的陆续完成,急需对基因组中大量功能未知基因的生物学功能进行鉴定。病毒诱导的基因沉默(VIGS)是近20 a发展起来的一种研究植物基因功能的高效反向遗传学技术,在总结VIGS作用原理、VIGS载体开发和改良研究现状的基础上,就近年来VIGS在茄科植物品质性状、生长发育、植物-病原真菌互作以及代谢产物生物合成和调控相关重要基因功能分析等方面的国内外研究进展进行了综述,并讨论了VIGS技术应用于茄科植物存在的问题和前景展望。     

抗马铃薯Y病毒病的VIGS生防剂发酵条件及施用方法优化

病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silence,VIGS）是植物病毒病防治方法之一,能够有效防治马铃薯Y病毒病。以VIGS表达载体发酵液对烟草马铃薯Y病毒病的防治效果为检测指标,筛选最佳发酵液发酵所需的培养基、发酵条件和施用方法。结果表明：VIGS表达载体发酵液最优培养基是YEP培养基;最优发酵条件为装瓶量60 mL/200 mL、初始pH 7.0、培养温度30℃、振荡培养24 h;施用方法以 “原液稀释100倍”、“剪叶后喷施+移栽时灌根”和“含PVY CP和HC-Pro基因片段的VIGS载体发酵液混合使用”的施用效果最佳。上述结果为抗马铃薯Y病毒病的VIGS生防剂发酵提供了理论依据,也为其田间应用打下基础。     

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     

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。     

VIGS技术在辣椒基因功能研究中的应用进展

病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术作为植物基因功能研究的反向遗传学手段已被广泛应用于植物功能基因组学研究领域.VIGS技术具有简便、高效和高通量等优点,有望改善辣椒基因功能研究的缓慢状态,为辣椒基因功能研究及品种改良提供新的思路.综述了VIGS载体及其在辣椒上的...     

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。     

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.     

基于VIGS技术干扰病毒RNA防控烟草黄瓜花叶病毒病

黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)引起的花叶病是烟草上的重要病害。本试验通过病毒诱导基因沉默技术(virus induced gene silencing, VIGS)构建靶向沉默CMV-1a、CMV-2a、CMV-MP和CMV-CP的VIGS载体,测定基因沉默后CMV相对表达量、CMV病毒浓度和TRV相对表达量,并对VIGS载体对CMV的防治效果进行评价。结果表明,试验建立的VIGS载体能够有效导入烟株;沉默CMV-2a的处理CMV相对表达量最低,基因沉默效率最高,为46.25%;接种病毒30 d后CMV-2a处理的病毒浓度最低,仅为对照的72.8%,TRV载体的相对表达量显著高于其他处理;沉默CMV-2a的处理发病时间推迟,病情指数最低,防治效果最好。本研究建立的CMV-2a VIGS体系能够有效沉默外源侵入的CMV基因表达,抑制CMV在烟株内的传播,为防治烟草黄瓜花叶病毒病提供了新的思路与方法。     

鸡传染性支气管炎病毒S1,M和N基因遗传变异相关性

对山东省1992—2005年分离的鸡传染性支气管炎病毒(IBV)毒株的纤突蛋白(S1)、膜蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)分别进行克隆测序,结合在GenBank中发表的其他具有S1,N和M基因的IBV参考序列,利用DNAStar软件和统计学软件SPSS8.0,对不同毒株的S1,N和M基因分别进行遗传变异和同源性相关分析。结果表明:不同毒株间S1基因与M基因核苷酸遗传变异的相关系数为0.483,S1基因与N基因核苷酸遗传变异的相关系数为0.570,M基因与N基因核苷酸遗传变异的相关系数为0.620,说明S1,M和N基因三者之间的遗传变异既有同步性又有独立性。通过S1,N基因推导的氨基酸系统进化树表明,9株山东野毒株具有较近的亲缘关系,变异方向一致,且与疫苗株的亲缘关系较远,但从M基因推导的氨基酸系统进化树分析,只有3株山东野毒株与部分疫苗株有一定的亲缘关系。由此表明,IBV存在基因重组现象。     

利用ACGM标记发掘杉科功能基因

利用4对日本柳杉(Cryptomeria japonica)的扩增共有序列遗传标记(Amplified Consensus Genetic Marker,ACGM)引物,在杉科7个属的11份材料中扩增出了25个PCR产物,测序、BLAST比对和联配结果表明,4对引物的扩增产物分别与拟南芥和日本柳杉的4个基因(MYB基因、CCCH-型锌指蛋白基因、查尔酮合成酶基因、抗冻相关基因COR47)具有较高的相似度性,推测这些PCR产物为这4个基因在杉科物种中的同源基因片段。研究结果表明ACGM标记可被用于发掘其他物种的功能基因片段。     

基于比较基因组学分析的方法定位及注释双峰驼MHC基因

【目的】定位并注释双峰驼主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)基因序列,为进一步研究双峰驼MHC基因提供科学依据。【方法】运用比较基因组学方法,提取人类MHC(HLA)基因编码序列和牛MHC(BoLA)基因编码序列并分别与双峰驼转录本进行blastn基因序列比对,识别出相似度较高的scaffolds,通过分析HLA、BoLA基因序列比对在这些scaffolds上的位置顺序,对多条scaffolds进行拼接,得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;再分别提取HLA、BoLA全基因组序列与双峰驼已拼接的scaffolds进行基因组共线性分析,利用lastz建立起的Pseudo chromosome与HLA、BoLA全基因组序列的线性关系判断筛选出的scaffolds是否准确;然后通过分析MHC基因在两物种间的线性关系,在双峰驼参考基因组中提取出MHC基因序列,并对这些序列进行基因注释;最后根据得到的双峰驼MHC基因绘制系统进化树,研究其基因间的进化关系。【结果】通过对HLA、BoLA基因编码序列与双峰驼转录本用blastn进行序列比对,识别出了相似度较高的3条scaffolds,即NW_011511766.1(全长4.1M)、NW_011515227.1(全长1.2M)和NW_011514613.1(全长15K),对其拼接得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;利用lastz共线性分析,识别出HLA基因序列和BoLA基因序列并比对出其在双峰驼MHC基因的共线性区域。该区域与拼接得到的Pseudo chromosome一致,证明筛选出的scaffolds是准确的。并且发现Class-Ⅰ类和Class-Ⅲ类基因集中分布在NW_011515227.1上,而Class-Ⅱ类基因集中分布在NW_011511766.1和NW_011514613.1上,进一步分析得知Class-Ⅱ类基因主要分布在NW_011511766.1的3.5—4.1M的位置;将存在共线性区域的序列提取出来,与比对到双峰驼上的MHC基因的编码序列进行blat分析,结果在双峰驼基因组中共识别出24个与牛BoLA基因高度相似的基因,其中Ⅰ类基因1个,Ⅱ类10个,Ⅲ类基因13个。对双峰驼这24个MHC基因进行信息注释并绘制系统进化树,结果显示注释的Class-Ⅰ类和Class-Ⅱ类基因在同一分支。【结论】通过比较基因组学方法定位并注释了双峰驼的MHC基因,将双峰驼MHC基因序列定位到了3条scaffolds上,找到并注释了24个MHC基因,绘制了双峰驼MHC的Pseudo chromosome,为进一步研究双峰驼MHC基因奠定了理论基础。     

绵羊繁殖性状主基因研究进展

综述了绵羊BMPR-IB基因、BMP15基因和GDF9基因突变的遗传方式及对产羔数的影响,还对根据表型发现的Woodlands基因、Thoka基因、GDF9基因的遗传方式以及根据表型推断存在的Olkuska基因、Belle-Ile基因、NZLongwool基因进行了综述,旨在为生产中利用这些遗传标记作为辅助育种技术提供理论参考。     

虾青素合成关键酶基因bkt和CrtR-B双价植物表达载体的构建及对花生的遗传转化

虾青素是一种具有极强抗氧化活性的类胡萝卜素,具有广泛的应用价值。β-胡萝卜素酮化酶(BKT)和β-胡萝卜素羟化酶(CrtR-B)是虾青素的生物合成途径中的两个关键酶。采用LaTaqDNA聚合酶用PCR的方法分别从pET-28a(+)-bkt,pET-28a(+)-CrtR中扩增得到bkt和CrtR-B基因,用bkt基因替换pBI221中的GUS基因形成含有CaMV 35S启动子和NOS终止子的bkt基因表达盒,然后插入植物表达载体pCAMBIA1301的多克隆位点,再用CrtR-B基因替换pCAMBIA1301中的另一个GUS基因,形成CrtR-B基因表达盒,最终获得带有抗性基因的双价植物表达载体pCAMBIA1301-bkt-CrtR。通过农杆菌EHA105介导将其转入花生(花育23),获得了经卡那霉素筛选的抗性植株,通过PCR扩增验证,花生基因组中含有这两个基因。     

SBHL对HeLa细胞c-myc，H—ras和hTRT基因表达的研究

目的观察澳洲茄胺盐酸盐对HeLa细胞c-myc，H—ras和hTRT基因表达的影响．方法用鼠抗人c-mycMcAb，H-ras McAb和hTRTPcAb作为一抗，生物素化羊抗鼠IgG作为二抗，用免疫组化方法测定澳洲茄胺盐酸盐对HeLa细胞c-myc，H—ms和hTRT基因的表达．结果澳洲茄胺盐酸盐处理的HeLa细胞与对照组相比，c-myc，H-ras和hTRT基因的表达均明显降低（P〈0．05）．结论澳洲茄胺盐酸盐下调HeLa细胞c-myc和H-ras基因的表达，抑制细胞增殖，诱导分化；澳洲茄胺盐酸盐下调HeLa细胞hTRT基因的表达，抑制端粒酶活性，抑制细胞生长．     

暗纹东方鲀生长激素基因克隆与同源性分析

克隆获得暗纹东方鲀GH基因,该基因包含6个外显子和5个内含子,在此基础上获得其cDNA序列,共有591bp,编码196个氨基酸。将该cDNA序列转换成蛋白质序列后,结合NCBI数据库中得到的其它24种脊椎动物生长激素基因的蛋白质序列,运用MEGA3.1,以UPGMA法构建东方鲀等25种脊椎动物的生长激素基因进化树,14种鱼类中除了鳗鲡和鳝鱼外聚为一大类,其它动物中哺乳动物、反刍动物、家禽、爬行动物、人以及鳗鲡等聚为另一大类,暗纹东方鲀与红鳍东方鲀生长激素基因的氨基酸同源性达到100%,与斗鱼、杜父鱼、金鲈生长激素基因的氨基酸同源性达到70%以上,与人的生长激素基因的氨基酸同源性也达到40%;斑马鱼、草鱼、鲋鱼以及鲤鱼之间生长激素基因的氨基酸同源性在85%以上;哺乳动物、反刍动物、家禽的生长激素基因的氨基酸同源性在90%左右。从进化树的结果来看,与传统分类学研究结果基本一致,为进一步研究GH基因在胚胎发育及个体生长中的功能奠定基础。     

太湖猪(二花脸)ESR·FSHβ和GPX5基因遗传多态性研究

[目的]检测太湖猪核心保种群体中雌激素受体基因(ESR)、促卵泡素β亚基基因(FSHβ)和谷胱甘肽过氧化物5基因(GPX5)的多态性。[方法]利用PCR和PCR-RFLP方法对太湖猪核心保种群体中ESR、FSHβ、GPX5基因进行多态性检测。[结果]ESR和GPX5基因在太湖猪群体中均检测到AA、AB和BB 3种基因型,FSHβ亚基基因只检测到BB和AB 2种基因型。ESR基因以BB基因型为优势基因型,等位基因B为优势基因。FSHβ基因中等位基因B的频率远大于等位基因A。GPX5基因的基因型频率呈ABBBAA趋势。ESR和FSHβ基因为低度多态,GPX5基因处于中度多态。[结论]经χ2适合性检验表明,ESR、FSHβ、GPX5基因均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05)。     

菊花转抗虫基因植株的PCR快速鉴定

对经过卡那霉素抗性筛选所得到的菊花转苏云金芽胞杆菌毒蛋白Bt基因和转雪花莲外源凝集素GNA基因所得的抗性植株 ,利用改良SDS法提取菊花DNA ,然后利用NPTII引物对 6个菊花品种的抗性植株所提DNA进行PCR扩增 ,发现了符合NPTII基因片段大小的亮带 ,初步证实获得了转Bt基因和转GNA基因的菊花植株。     

白菜型油菜中WRKY基因的克隆与表达(英文)

[目的]为研究WRKY转录因子在ABA诱导下的表达调控。[方法]首先利用同源克隆法在白菜型油菜中克隆WRKY基因和Actin基因片段,用BLAST和DNAMAN软件对核酸及氨基酸序列进行分析;通过荧光定量PCR技术检测白菜型油菜WRKY基因在ABA处理条件下的相对表达趋势;然后利用相对定量PCR技术(real-timerelative quantificationPCR,以下简称RT-qPCR)检测WRKY基因在ABA(100μmol/L)诱导不同时段的差异表达。[结果]在白菜型油菜中克隆到一段长度为680bp的WRKY基因片段和一段长度为933bp的β-actin基因片段。RT-qPCR实验结果表明,BcWRKY能被ABA诱导表达,且在诱导1h后表达量最高。[结论]成功地克隆了白菜型油菜的WRKY转录因子基因和Actin基因片段,并证明了白菜型油菜WRKY基因的表达受ABA的影响。