高等植物线粒体基因组研究进展

高等植物线粒体基因组在目前已知生物中是最大、最复杂的, 阐述了高等植物线粒体基因组的最新研究进展。从全基因组的测序方法开始,重点介绍了高等植物线粒体基因组的组成和结构特点,特别是基因含量、内含子、基因间隔序列、RNA编辑、重复序列、叶绿体和细胞核与线粒体之间的DNA交换以及线粒体基因的遗传起源和进化等热点问题,以期为更好的了解核质互作、植物进化等科学问题奠定基础。     

coxⅢ基因转录本的编辑与V型小麦育性恢复的关系

RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性.以V型小麦的细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化.通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,表明在引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明coxⅢ基因转录本的RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性.     

ApoB RNA编辑高效蛋白检测体系的构建

[目的]建立一个载脂蛋白B(apoB)RNA编辑蛋白检测体系。[方法]在慢病毒表达质粒载体pCSII-CMV-IRES-Neor中插入apoB RNA编辑保守序列,并在其2端嵌入红色荧光蛋白(DsRed)、绿色荧光蛋白(GFP)表达序列,以此慢病载体转染大鼠肝癌细胞系CBRH-7919获得稳定表达。采用共聚焦显微镜测序方法检测apoB RNA的编辑。[结果]目的指示基因能够在CBRH-7919细胞中稳定表达,表现出指征RNA编辑的多色特征。[结论]试验成功构建了在细胞水平上以颜色变化指示apoB RNA编辑的检测体系,该体系为快速检测以apoB RNA编辑为靶的降胆固醇药物筛选提供了基础。     

紫稻型水稻线粒体cox Ⅲ基因转录本的RNA编辑

紫稻细胞质雄性不育系是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系.使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术.得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系(樱香A)及其保持系(樱香B)线粒体细胞色素C氧化酶亚基cox Ⅲ基因转录本cDNA序列.通过与水稻"93-11"线粒体基因组序列比对发现,樱香A cox Ⅲ cDNA序列中.没有发生RNA编辑;而樱香B cox Ⅲ cDNA序列中有13个编辑位点,11个为C-T编辑,2个为T-C编辑.在樱香B cDNA序列中的13个编辑位点位于13个密码子中,所编码的氨基酸有10个发生改变.这些氨基酸的改变大大增加了蛋白质的疏水性.研究表明,RNA编辑在合成具正常功能的COX Ⅲ多肽的过程中具有至关重要的作用.同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关.     

PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶...     

甘蔗叶绿体基因组研究进展（英文）

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达。大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性。甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础。文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向。     

甘蔗叶绿体基因组研究进展

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达。大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性。随着甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成,为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础。文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向。     

甘蔗叶绿体基因组研究进展

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达.大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性.随着甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成,为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础.文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向.     

三角形五肽重复蛋白研究进展

三角形五肽重复(PPR)蛋白是植物中一个庞大的蛋白家族,能够从RNA剪切、编辑、降解和翻译等多个方面影响细胞器中RNA的新陈代谢,PPR蛋白由连续的PPR基序构成,蛋白呈右手螺旋结构,具有与RNA单链结合的能力。随着研究的深入,人工设计合成PPR蛋白技术已经成熟,PPR蛋白与RNA结合的规律已较为清晰,人工PPR蛋白有望被开发成为细胞器中介导RNA调控的新型生物技术。     

基于同源重组的 CRISPR 精准基因编辑技术 及其在农作物育种中的应用

随着 CRISPR 基因编辑技术的出现,几乎在任何动植物细胞基因组的特定目标位点,DNA 大片段 的“无缝”插入或替换,均可在 CRISPR 核酸酶产生双链切口后,在供体 DNA 存在的情况下,诱导同源定向修 复来实现。目前,这种基于同源重组的 CRISPR 精准基因编辑在农作物基因功能分析和新技术育种中正发挥着 越来越重要的作用。围绕在植物细胞中高效实现同源重组介导的 CRISPR 精准编辑这一目标,简述 CRISPR 精 准编辑依赖的两种主要的基于同源重组的细胞修复机制,即合成依赖的链退火修复机制和非同源末端连接辅助 的单链退火修复机制;在此基础上,详述产生 DNA 双链切口并诱导同源重组定向修复的 CRISPR 核酸酶和供体 DNA/RNA,主要包括 Cas9/12 及其融合蛋白、sgRNA/crRNA 及其修饰物、供体 DNA/RNA 及其修饰物;进而总 结在植物遗传转化中为保障 DNA 双链切口和供体 DNA/RNA 发生的时空一致性以提高同源重组效率,而通常采 用的 CRISPR 组分及供体 DNA/RNA 细胞递送方式;最后从功能基因组学研究和农作物新技术育种等方面,展望 基于同源重组的 CRISPR 精准基因编辑技术的应用前景。     

Development. Survival is impossible without an editor

RNA editing is a fascinating phenomenon that is found in both animal and plant cells. By converting an adenosine base to an inosine (which behaves like guanosine) in RNA that has already been transcribed, certain RNA sequences (and hence the amino acids they encode) are altered. In a Perspective, Keegan, Gallo and O'Connell explore new results showing that activity of the editing enzyme ADAR1 is crucial for normal development of red blood cells in mouse embryos.     

紫茎泽兰叶绿体基因RNA编辑位点的鉴定及分析

RNA编辑是陆生植物叶绿体转录后基因表达调控的一种重要方式。本试验以紫茎泽兰为材料,利用生物信息学预测结合分子克隆及测序方法对其叶绿体的RNA编辑位点进行预测和分析。结果共预测到分布于19个基因的42个编辑位点,所有位点均为C到U的转换。编辑位点的发生位置分析发现,8个位于密码子第1位,34个位于密码子第2位,而密码子第3位未发现RNA编辑事件。同时,利用RT-PCR方法对其中4个基因的编辑位点进行验证,鉴定发现10个真实发生的编辑位点。进一步分析这10个位点发生编辑后对其编码蛋白质跨膜结构域和二级结构的影响,结果表明,ndhB-467的编辑会引起蛋白质跨膜结构的增加,ndhB-149的编辑会引起蛋白质二级结构的改变。     

An RNA ligase essential for RNA editing and survival of the bloodstream form of Trypanosoma brucei

RNA editing in trypanosomes occurs by a series of enzymatic steps that are catalyzed by a macromolecular complex. The TbMP52 protein is shown to be a component of this complex, to have RNA ligase activity, and to be one of two adenylatable proteins in the complex. Regulated repression of TbMP52 blocks editing, which shows that it is a functional component of the editing complex. This repression is lethal in bloodforms of the parasite, indicating that editing is essential in the mammalian stage of the life cycle. The editing complex, which is present in all kinetoplastid parasites, may thus be a chemotherapeutic target.     

OsPPR9 encodes a DYW-type PPR protein that affects editing efficiency of multiple RNA editing sites and is essential for chloroplast development

Photosynthesis occurs mainly in chloroplasts, whose development is regulated by proteins encoded by nuclear genes.Among them, pentapeptide repeat(PPR) proteins participate in organelle RNA editing. Although there are more than 450members of the PPR protein family in rice, only a few affect RNA editing in rice chloroplasts. Gene editing technology has created new rice germplasm and mutants, which could be used for rice breeding and gene function study. This study evaluated the functions of OsPPR9...     

A rice geranylgeranyl reductase is essential for chloroplast development

Chloroplasts are essential for plant photosynthesis and growth. Many genes have been identified that regulate plant chloroplast development. However, it is not known at a molecular level how these genes regulate chloroplast biogenesis. In this study, we isolated a mutant ygl2(yellow-green leaf2) that exhibited a pigment-defective phenotype. YGL2 encodes a geranylgeranyl reductase, and in mutant ygl2, there was a single base change(T1361 G) located in the third exon of YGL2 that resulted in a missense mutation(L454 R) in the encoded product. Transmission electron microscopy revealed that chloroplast development was impaired in the ygl2 mutant. The expression levels of plastid-encoded genes were significantly altered in the ygl2 mutant. Furthermore, in a yeast two-hybrid assay, we found that YGL2 interacted with the RNA editing factor MORF8.