植物病毒基因沉默抑制因子研究进展

RNAi是近年来发现的一种重要的基因沉默现象,可以介入植物的整体防御体系,在植物细胞中产生一种不确定的流动信号,使远距离组织的特异RNA序列得到降解。为利于病毒的侵染,植物、动物和昆虫的病毒同时也编码一种蛋白来对抗RNAi,这类蛋白可以抑制RNA沉默的各个步骤,称为RNAi抑制因子,本文对几个研究较清楚的植物病毒抑制因子,从其发现到主要特点、作用机制等方面进行了阐述,并且依据其特点及前景进行归类与展望。     

植物抗病毒的可能机制--基因沉默

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,综述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.     

喷雾诱导基因沉默技术在植物真菌病害防治中的研究进展

植物病原真菌是农业上的第一大病原菌,能够持续性地给全球的作物和果蔬产量带来严重的损失。目前真菌病害的防治方法主要依赖化学农药的大量使用,这也带来了真菌耐药性、食品安全以及生态环境污染等问题,因此开发应对病原真菌的新型绿色防控技术迫在眉睫。喷雾诱导基因沉默（spray induced gene silencing,SIGS）技术是一种通过外源施用双链RNA或小干扰RNA的方式来控制病原体关键靶标基因的生物技术,是农业生产上颇具潜力的新型绿色防控技术之一,目前已经成功应用于多种病原真菌的防控。本文主要综述了SIGS技术原理及其在植物真菌病害防治研究中的研究进展,旨在为开发用于防治植物病原真菌的生物农药提供研究基础。     

寄主诱导的基因沉默技术研究和应用进展

病原真菌严重威胁着农作物的产量和品质,提高作物抗性是病原真菌病害防控的重要措施。寄主诱导的基因沉默(host induced gene silencing,HIGS)技术是在RNA干扰的基础上发展而来,以病原真菌生长发育和侵染过程中的关键基因为靶标,通过在寄主植物中表达这些基因的干扰RNA从而抑制病原真菌中靶标基因的表达,达到抵制病原真菌扩展,提高寄主植物抗病性的目的。近年来,HIGS技术被用于防控多种由病原真菌引起的病害,并取得了明显成效,为植物抗病资源的开发及应用提供了新途径。本文综述了HIGS技术的原理、技术路线、操作方法和国内外的主要研究进展,总结了操作中需要注意的事项,并对该技术的发展趋势和应用前景进行了展望。     

3%植物激活蛋白诱导蚕豆抗病性应用技术

从苗期开始间隔30d或始花期开始间隔20d喷施1次植物激活蛋白1000倍液能显著增强蚕豆的抗病性,尤其是苗期开始使用的效果更明显,对蚕豆赤斑病、根腐病、病毒病的诱抗效果分别为59.1%、76.4%和85.6%,增产率达26.6%。激活蛋白制剂500～1000倍对3种病害的诱抗效果为50%~70%,浓度间诱抗效果无显著差异。根据蚕豆生产实际,以苗期开始叶面喷雾1000倍植物激活蛋白,间隔30d使用最好。若从始花期开始,则每间隔20d叶面喷施。     

RNAi在植物寄生线虫功能基因组研究中的应用

最近,南方根结线虫（Meloidogyne incognita）和北方根结线虫（M. hapla）的基因组测序工作已经完成,而大豆孢囊线虫（Heterodera glycines）和马铃薯白线虫(Globodera pallida)的基因组测序工作也在进行之中。截至2008年,Nematode.net数据库中已经有近500 000个表达序列标签ESTs序列和1 200 000个来自30种线虫的基因组序列。如何从众多的序列中筛选出有实际应用价值的信息是线虫学研究面临的一大挑战。对于缺乏有效转化系统的植物寄生线虫来说,RNAi无疑是研究植物寄生线虫基因功能的有力工具。本文介绍了RNAi及其在植物寄生线虫基因功能研究中的应用。     

核基质结合区对马铃薯Y病毒全长非翻译CP基因介导抗病性的影响

 为探索核基质结合区(matrix attachment regions,MARs)对RNA介导的病毒抗性的影响,我们将从烟草中克隆到的核基质结合区TM2构建在包含马铃薯Y病毒全长非翻译CP基因的植物表达载体pRPVYCPN的表达盒的两侧,构建了植物表达载体pRTM2CPNTM2。采用农杆菌介导基因转化法,将表达载体pRPVYCPN和pRTM2CPNTM2转入烟草品种NC89中,分别获得了144株和344株转基因烟草。抗病性检测发现,核基质结合区的存在能明显提高RNA介导抗性的产生效率。在含MARs转基因植株中,抗病植株的比率为15.1%,而不含核基质结合区的转基因植株的抗病比率则为8.3%。这一研究结果对抗病毒植物的分子育种和转基因表达调控有指导意义。     

喷施诱导的基因沉默(SIGS)技术控制植物病害研究进展

喷施诱导的基因沉默(spray-induced gene silencing, SIGS)技术是一种新型基因沉默技术, 其以病原菌生长发育和致病相关基因为靶标, 将体外合成的针对靶基因的dsRNA喷施于植物表面, 抑制靶基因的表达?在病原菌侵染寄主的过程中, 病原菌可直接从寄主植物表面摄取dsRNA, 也可由植物吸收dsRNA后, 直接以dsRNA的形式或将dsRNA剪切成sRNAs转运至病原菌体内诱导病原菌相关基因沉默, 从而抑制病菌的侵染和扩展?由于SIGS技术不需要转基因, 再加上其具有高效性?特异性和环境友好性, 故显示出巨大的应用潜力?本文综述了SIGS技术的最新研究进展, 总结了影响SIGS控制植物病害的因素及未来的研究方向, 展望了其应用前景?     

RNA沉默转基因技术在植物抗病虫害研究中的作用

RNA沉默技术由于其简便、高效及高特异性在各种模式和非模式生物系统中得到了广泛的应用。植物转基因技术是将植物、动物或微生物中分离到的目的基因,通过各种手段整合到植物基因组上,使其稳定遗传并赋予植物新的优良性状的生物技术。RNA沉默在植物转基因工程领域的研究十分广泛,目前已经成功研究培育出许多抗病毒、抗虫转基因植物,为农业病虫害的防控提供了新的思路和方法。本文重点综述了近年来植物转基因介导RNA沉默在抗虫与抗病毒研究方面的进展,加深人们对转基因植物抗虫与抗病毒研究的认识。     

RNAi沉默HvFTZ-F1对茄二十八星瓢虫幼虫存活及发育的影响

茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata是茄科植物上的一种重要害虫,对我国的作物生产造成了严重的经济损失。RNAi(RNAinteference)被认为是防控这种害虫的一种新策略。FTZ-F1是昆虫生长发育过程中重要的调控基因。本研究通过饲喂茄二十八星瓢虫1龄幼虫5 ng/μL ds Hv FTZ-F1处理过的茄子叶片,发现幼虫中Hv FTZ-F1表达水平显著降低了63.69%,抑制1龄幼虫蜕皮进入2龄,致死率高达65.00%。同时,沉默HvFTZ-F1使得20E相关基因（Hv DIB、Hv SPOOK、Hv SHADOW、Hv SHADE、HvE75）表达水平分别降低了85.36%、66.32%、52.74%、31.12%和20.76%;色素沉积相关基因（Hv DDC、Hv TH、Hvebony）表达水平分别降低了88.74%、91.97%、86.15%;20E滴度和多巴胺滴度分别降低了15.97%和21.38%。综上,Hv FTZ-F1在茄二十八星瓢虫的存活和生长发育中起重要作用。Hv FTZ-F1可作为一种高效靶标基因用于开发基于RNAi...     

Host-induced gene silencing for engineering resistance to Fusarium in soybean

Soybean is one of the most economically important crops in the world. Its production is affected by several fungal diseases, such as those caused by Fusarium spp., causing significant losses in yield and seed quality. Management interventions are limited, costly, and associated with environmental problems. Host resistance provides a more convenient and cost-effective approach. Host-induced gene silencing (HIGS) has been demonstrated to be an alternative strategy to engineer fungus resistance in plants. We have generated transgenic soybean lines with an intron-hairpin construction in order to express siRNA corresponding to the CYP51B gene from Fusarium oxysporum. Results showed the presence of siRNA corresponding to the F. oxysporum CYP51B gene in both leaves and roots of the transgenic lines. Plants (T₃ generation) were challenged against F. oxysporum and F. graminearum. Disease severity was evaluated and revealed resistance to F. oxysporum with one line, named 3.22, presenting no symptoms. In addition, transgenic lines presented better plant development (height and root growth) when compared to the nontransgenic line. Moreover, transgenic lines revealed better development when inoculated with F. oxysporum.     

转基因烟草中PVYN CP基因沉默及其介导的抗病性受温度的调控

 本研究以转不可翻译的马铃薯Y病毒坏死株系外壳蛋白基因(PVY^N CP)烟草的T₃代植株为材料,在获得高度抗病植株并证明转基因植株的抗病性是由RNA沉默介导的基础上,采用Northern杂交及ELISA检测病毒的方法,分析了温度对转基因烟草中RNA沉默以及转基因植株抗病水平的影响。结果表明,低温可以改变转基因植株中已发生的RNA沉默和转基因植株的抗病状态。在15℃低温下生长的转基因植株,转基因产生的RNA沉默被抑制,转基因植株失去了对PVY^N高度抗病的特性,表现感病症状;而在25℃或以上高温(30℃、35℃)下生长的转基因植株,转基因产生的RNA沉默没有发生被抑制的现象,转基因植株对PVY^N病毒的侵染仍保持高度抗病性。     

GhMAPK参与调控棉花对链格孢的抗性

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联途径,由三种级次磷酸化的MAPKKK (MAPK kinase kinase)、MAPKK (MAPK kinase)和MAPK蛋白激酶组成,广泛参与植物防御反应的调控。本文利用已发布的陆地棉Gossypium hirsutum L.全基因组数据,对其中的MAPK家族基因编码序列进行多序列比对和聚类分析。结果显示,53个GhMAPK大都含有植物MAPK保守的TXY基序,并且能够聚集到AtMAPK的A、B、C、D四个族中。进而利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术,研究GhMAPK是否参与调控棉花对链格孢Alternaria alternata抗性。链格孢是引起棉花轮纹斑病并导致棉花早衰的主要病原真菌。结果发现,沉默GhMAPK3、GhMAPK7、GhMAPK9及GhMAPK19的棉花植株,抗病性显著下降,表明这4种GhMAPK正调控棉花对链格孢的抗性。进一步利用靶向性沉默策略,验证这4种GhMAPK中各同源基因对棉花链格孢抗性的调控作用。结果显示,仅同源基因GhMAPK3b、GhMAPK7b、GhMAPK7c、GhMAPK9a、GhMAPK9b、GhMAPK19b和GhMAPK19c参与正调控棉花对链格孢的抗性,而同源基因GhMAPK3a、GhMAPK7a、GhMAPK7d和GhMAPK19a并不调控棉花对链格孢的抗性。     

Turnip crinkle virus with nonviral gene cancels the effect of silencing suppressors of P19 and 2b in Arabidopsis thaliana

In plants, green fluorescent protein (GFP) has become a preferred molecular marker for gene expression and cellular localization, and plant viral vectors are valuable tools for heterologous gene expression. Some plant viruses have been used for expression of GFP, and the activities of these viruses are barely affected by the extra GFP gene. In contrast, the packaging and the length of Turnip crinkle virus (TCV) genome is strictly limited when foreign genes are inserted into the coding sequences of TCV genome. In this report, we removed the silencing suppressor p38 from TCV, and constructed GFP derivatives of TCV. Then the resulting TCV mutants were used to infect Arabidopsis plants containing mutations in key silencing pathway genes, including triple dcl2/dcl3/dcl4, dcl2, dcl4 and ago mutant plants. Our results demonstrate that the activity of TCV is affected by nonviral GFP insert in Arabidopsis plants, and RNA silencing appears not play an important role. AGOs appear to be more efficient at slicing RNAs of viral origin, especially AGO2 and AGO7. Although the viral suppressors of RNA silencing (VSRs) P19 and 2b can enhance the accumulation of viral RNAs, neither P19 nor 2b can significantly increase the expression of TCV mutants with nonviral genes. TCV is an example of an RNA virus that is recalcitrant to add nonviral gene sequences.     

植物抗病研究进展与展望

植物在其整个生活史中随时经受多种病原的侵袭,在进化过程中植物发展出多种对抗病原的机制。植物抗病性研究是当前植物病理学研究的热点问题之一。培育具有广谱而持久抗性的植物品种是育种学家追求的目标。目前,关于植物非寄主抗性、抗病基因介导的抗性、microRNA相关的抗性、感病基因的研究以及基因编辑在植物抗病性中的应用等方面已取得了大量新的研究成果。本文就以上几个方面综述了近年来植物抗病研究中的最新进展,并提出今后研究和育种中的应用展望。     

A short‐length single chimeric transgene induces simultaneous silencing of Agrobacterium tumefaciens oncogenes and resistance to crown gall

Transformation with self‐complementary oncogene sequences was used to silence the Agrobacterium tumefaciens oncogenes ipt and iaaM. The silencing response was triggered by using a very short chimeric sequence where conserved fragments from both oncogenes were fused in one unique transgene. Most T₀ transgenic tobacco lines and T₁ seedlings evaluated in vitro had intermediate or very low susceptibility to A. tumefaciens as compared with the wildtype plants. A greenhouse evaluation of whole plants confirmed the lines that were resistant. Low levels of transgene hairpin RNA (hpRNA) coupled with small interfering RNA (siRNA) accumulation correlated with oncogene silencing and, therefore, resistance to crown gall. After infection with the oncogenic strain, much lower levels of the oncogenes’ mRNA were found in resistant lines than in wildtype plants. The frequency of resistant lines, with few or no symptoms, produced with the chimeric construct was similar to the highest reported efficiencies obtained by using sense and antisense whole oncogene sequences.