植物中Ac/Ds转座子的研究与应用

Ac/Ds转座子作为研究较为深入的植物转座子,已被广泛应用于植物功能基因组研究.利用Ac/Ds标签系统构建插入突变体库是研究功能基因组学的有效途径,也是进行基因克隆及功能分析的有利工具.结合课题组利用Ac/Ds转座子标签分离基因并进行基因功能验证方面的研究工作,综述了Ac/Ds转座子在植物基因组中的插入特点、转座机制以及转座子标签法的应用与发展前景,为更有效的利用Ac/Ds转座子提供参考依据.     

Ac/Ds转座子激活标签技术研究进展

随着植物基因组测序工作的迅速发展,植物功能基因组学已经成为植物分子生物学研究的重要内容,而大量有表型的突变体是进行功能基因组学研究的重要基础。Ac/Ds转座子激活标签技术(Ac/Ds transposonactivation tagging system)的产生使Ac/Ds转座子标签技术具有了产生显性突变的功能,并可避免在突变体库创建过程中进行大量繁重的人工转基因操作,是比较理想的植物功能基因组学研究工具。本文将对Ac/Ds转座子激活标签技术在发展过程中利用不同激活标签创建植物突变体库的研究进行介绍,并对近二十几年来报道的相关应用研究展开论述,以期对该领域的技术进步和应用研究提供一些有益的启发和参考。     

Ac/Ds系统及其在油菜突变体库构建中的应用策略

随着油菜基因组测序工作的完成和后续完善,油菜功能基因组学必将成为研究热点,如何构建高通量的突变体库则是影响其进展的关键.Ac/Ds( Activator/Dissociation)系统是构建插入型突变体库的理想技术,在水稻(Oryza Sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)等异源植物中应用较广,但在油菜中尚处于起步阶段.文章介绍了Ac/Ds系统的结构特点、转座机理等基本概况,阐述了利用Ac/Ds系统构建植物突变体库的优势及存在的问题.结合模式植物水稻和拟南芥的研究成果,进一步分析了利用Ac/Ds系统构建油菜突变体库的改进策略,并对其在油菜功能基因组研究中的应用前景进行了展望.     

农杆菌介导Cry1 Ab/Ac抗虫转基因玉米植株的获得

转基因技术的迅速发展有效地打破了物种间的遗传壁垒,从而加快了优良基因定向聚合的进程,然而遗传转化率低及转基因安全问题成为制约其进一步发展的限制因素。基于此,本研究以玉米自交系H99为材料,将Ac/Ds双元表达载体(包含抗虫Cry1 Ab/Ac基因和gfp报告基因等)通过农杆菌介导法转入由110粒玉米幼胚诱导出的愈伤组织中,获得28株抗性转基因植株。经PCR及RT-PCR的验证结果显示,其中8株为含有Cry1 Ab/Ac目的基因且该基因有效表达的阳性植株,转化效率达7%。通过农杆菌介导法所获得的玉米转基因植株为今后剔除抗生素筛选标记,从而获得安全的玉米抗虫新种质提供了遗传材料。     

籼稻品种成恢448遗传背景下Ac/Ds基因遗传分析

对转Ac基因成恢448与转Ds基因成恢448杂交获得的11个组合F2群体进行了田间Basta抗性鉴定和Ac/Ds基因的PCR检测.分蘖期对362个F2植株喷施0.25％的Basta溶液,叶片保持绿色的抗Basta植株有175株,占48.34％,叶片变黄敏感植株有187株,占51.66％;不同组合抗感植株比例并不相同,只有N7符合孟德尔性状分离定律理论值的3:1,其他的组合都不符合这个比例.Basta敏感植株PCR检测表明均含Ac而不含Ds;,抗Basta植株PCR检测表明所有植株均携带Ds,其中137株含Ac和Ds,37株不含Ac仅含Ds.表明利用抗Basta基因的特性可排除不含Ds植株,而Ds插入纯合体需PCR检测才能进行筛选.     

转座子应用的研究进展

转座子是存在于DNA上可自主复制和移位的基本单位,它存在于生物界的各个领域,转座子及其相关技术是后基因组时代用于研究基因组功能的生物技术。综述了转座子的分类、转座子的转座机制以及转座子的应用与发展前景。     

鱼类活性DNA转座子的发掘与应用概况

转座子(transposon)是基因组上的一段一定长度的DNA序列,能在自身编码的转座酶作用下,以"剪切-粘贴"的方式在基因组中进行高效转座。基于转座子的插入诱变策略,在包括鱼类在内的脊椎动物重要性状主控基因的筛选、功能解释以及基因组学研究方面有着重要的研究前景。长期以来,DNA转座系统在脊椎动物中的构建和应用都是空白,直到近十来年,随着青鳉Tol2、鲑SB、鲽Passport以及金鱼Tgf2等几例鱼类活性转座子的发现,开启了利用转座子工具在斑马鱼、小鼠等脊椎动物进行转基因和基因组插入诱变研究的新领域。介绍了鱼类DNA转座子的类型、结构特征及应用方面的最新研究进展,探讨了转座子在养殖鱼类重要性状主控基因的发掘、功能解释以及基因组学研究的可行性。     

利用转座子构建细菌突变体的原理及应用

转座反应在生物体的抗逆应激性反应、效应因子迁移等过程中扮演着重要角色,越来越多的转座元件被发现并应用于未知功能基因的发现、生物遗传特性与功能等研究。Tn3、Tn5、Tn10、Tn7来源于原核生物,Mariner来源于真核生物,其中Tn3属于TnA家族,采用复制型转座,其余采用非复制型转座。实际应用中,相对于Tn3、Tn5存在插入热点区域,Mariner和Tn10具有更高的插入频率和随机性,且得到更为广泛的应用。详细总结了广泛应用于芽孢杆菌、假单胞菌、黄单胞菌、劳尔氏菌等细菌研究领域的Tn3、Tn5、Tn10、Tn7、Mariner类转座子的分类、结构特点、转座过程和调控机制,以及最新的应用进展,为后续研究者提供了理论说明和应用建议。     

piggyBac转座子及其转基因昆虫的应用

综述了piggyBac转座子的结构、转座机制及其在获得转基因动物方面的应用成果,介绍了利用该转座子获得的转基因昆虫在功能基因研究、生物反应器、昆虫改良和害虫防治等方面的应用。     

抗虫基因cry1Ab／Ac在水稻杂交转育后代中的表达效应

以转入了Bt基因cry1Ab/Ac的水稻品系TT51为供体,与10个恢复系杂交。通过分子检测,并结合田间的抗虫性观察,筛选出农艺性状良好的转基因纯合株系。抗虫基因在所有的杂交组合后代中按照孟德尔规律遗传,但是不同遗传背景下的表达量有很大差异。 Cry1Ab/Ac蛋白含量维持原有水平的株系对螟虫表现出良好的抗性,蛋白含量降低的株系则受到轻微的危害。纯合株系的部分农艺性状发生变异,其程度与Cry1Ab/Ac蛋白含量有关。结果为利用杂交转育培育优良抗虫水稻提供依据。     

表达序列标签研究进展及其在甲壳动物中的应用概况

随着生物信息学的发展,表达序列标签(EST)在分子标记开发、新基因分离鉴定、基因表达谱分析、基因组功能注释、基因电子克隆等方面具有重要作用。简要介绍了EST分析的原理及其在基因识别、基因预测、物理图谱的构建、DNA芯片制备等方面的应用概况。综述了甲壳动物EST的研究现状,并对EST的应用前景进行了展望。     

表达序列标签(EST)分析及其在小麦研究中的应用

简要叙述了表达序列标签EST技术的原理,对小麦EST图谱的构建研究进展进行了综述.分别阐述了小麦七个同祖群染色体的EST图谱的研究进展,同时对EST在小麦基因组研究中的应用前景进行了展望.     

负刚度的工作原理及应用初探

This paper deals with the vibration isolation principle of a system with a negative stiffness spring and the energy analysis for this system.As an application of the method, an example of vibration systems with equal frequencies is given. It shows that th     

CRISPR/Cas9技术在家禽育种方面的应用

作为一种重要的基因工程技术,基因编辑自出现以来一直倍受关注.近年来,基因编辑技术发展更为迅速,从锌指核酸酶技术(ZFN)的开发利用到转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)技术的熟练运用,再到规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)技术的发现,基因编辑技术在不断地自我更新和完善的过程中推动着生命科学的发展和进步.综述了...     

CRISPR／Cas9系统的研究进展及其在水稻上的应用

综述了CRISPR/Cas9系统的结构、定点突变原理、载体构建类型及介导突变的可遗传性,着重分析了影响突变效率的因素,介绍该系统目前在水稻上的研究,并展望其应用前景。     

CRISPR/Cas9基因组定向编辑技术的发展与在作物遗传育种中的应用

CRISPR/Cas9系统是近年发展起来的、由导向RNA介导的基因组定向编辑技术。总结了CRISPR/ Cas9基因组定向编辑技术的发展历程,并综述了其在作物遗传育种研究中的多方面应用。CRISPR/Cas系统是存在于大多数细菌与所有古生菌中的一种后天免疫系统,以消灭外来质体或者噬菌体。 根据Cas蛋白组分及氨基酸序列不同,已发现的CRISPR/Cas系统可以分为3种不同类型,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中,Ⅱ型是以Cas9蛋白及导向RNA为核心组份,组成较为简单,是目前经过改造用于开发基因组定向编辑技术的主要类型。自CRISPR/Cas9技术体系首先在人类与动物细胞系中建立后,经过改造的CRISPR/Cas9系统被迅速地应用于拟南芥、烟草、高粱、水稻、小麦、玉米等不同植物基因组的定向编辑研究中。CRISPR/Cas9与ZFNs或TALENs一样都是通过自身的核酸内切酶活性引起靶位点DNA序列双链断裂,然后通过非同源末端连接或同源重组介导的修复2种方式引入突变。至今,在多种作物中已实现诱导产生多种定点突变（包括插入、缺失或修饰等）,并可获得较高的突变诱导率和可稳定遗传的基因组编辑后代植株。与ZFNs或TALENs技术相比,CRISPR/Cas9技术可以实现对基因组中多个靶基因同时进行编辑,从而可以用来修饰同一基因家族中的不同成员或同一代谢途径中的不同调控基因,为其一大优势。由于CRISPR/Cas9技术具有突变诱导率高、成本低、易于操作及可以多重基因编辑等特点,已成为具有广阔应用前景的作物遗传改良与育种研究的分子操作系统。CRISPR技术除了可以对基因组中不同靶基因进行定向编辑以外,还可以广泛地应用于基因表达调控研究、细胞定位运输系统研究及新型RNA沉默系统构建等方面。基因组编辑技术是继转基因技术之后人类对生物进行遗传操作的又一个革命性技术。但是,与转基因技术相比,CRISPR/Cas9基因组编辑技术操作更加简单、快捷。应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术进行育种可以不引入外源基因,在进行基因组编辑之后可以不留下转基因的痕迹,从而导致定义转基因生物的不明确性,因此,政府监管部门是否应该按照转基因的管理办法来监管CRISPR/Cas9技术的应用尚有待决定。     

基于 CRISPR/Cas13 的 RNA 编辑系统及其在核酸检测中的应用

核酸检测技术在农业、医药、环境等多个领域均有广泛应用,传统的核酸检测技术存在设备昂贵、操作复杂和灵敏度低等诸多局限性。成簇规律间隔短回文重复序列及其相关基因 13（CRISPR/Cas13）是一种只靶向 RNA 的新型 CRISPR 系统,能在 CRISPR RNA（crRNA）引导下特异切割单链靶 RNA,并有非特异性的“附带切割”能力。基于 CRISPR/Cas13 的核酸检测技术具有灵敏度高、特异性强、操作方便、成本低廉等优点,具有广阔的应用前景。阐述了 CRISPR/Cas13 系统的类别归属及其亚型,组分特征及其分子作用机制,介绍了基于CRISPR/Cas13 系统的特异性高灵敏度酶报告解锁（SHERLOCK）技术的产生和发展,综述了 CRISPR/Cas13 系统在病原体检测、耐药突变检测、物种识别和转基因鉴定方面的应用,同时指出了目前基于 CRISPR/Cas13 核酸检测技术存在的问题,并对未来应用进行了展望。