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.     

RNAi基因沉默技术及其在植物抗病性改良中应用的策略

RNAi (RNA interference) 是一种由dsRNA参与、对靶基因表达进行干扰或沉默的现象。由此发展起来的RNAi基因沉默技术已成为当今植物基因功能研究和遗传改良的一个重要手段。该技术已经在靶向病原物(真菌、细菌、病毒和线虫)基因沉默方面得到了广泛的应用,并且产生了一批抗病性增强的转基因植物。人工设计和合成的amiRNAs和ata siRNAs的成功研发加快了RNAi技术的应用。本文对RNAi基因沉默机制、RNAi技术研发进展及其在植物抗病性遗传改良中的应用进行综述,并对其应用策略进行探讨。     

水稻瘤矮病毒S11基因沉默抑制子的原核表达及抗血清制备

以采自广东省水稻瘤矮病的典型病株为材料,通过RT-PCR法扩增和克隆了水稻瘤矮病毒(Rice gall dwarf virus,RGDV)S11组分核苷酸序列全长。序列分析结果表明,RGDV广东分离物S11(登录号EF532326)核苷酸序列全长1168bp,含有一个1068bp的开放阅读框,编码一条355个氨基酸的多肽,推测分子量约40kD,与泰国分离物基因结构基本一致,其核苷酸与氨基酸序列相似性分别为94.3%和98.8%。将广东分离物S11基因克隆至pBV221温敏表达载体上,在大肠杆菌DH5α中实现了高效表达。以诱导蛋白为抗原免疫家兔获得了抗血清。利用ELISA法测定抗血清的效价为1∶4096,Western blot分析结果表明,抗血清能与S11蛋白发生特异血清学反应。这可为进一步研究S11蛋白的结构和功能,揭示其抑制基因沉默的作用机制提供参考。     

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。     

ERF转录因子及其在植物防卫反应中的作用

 植物防卫反应基因的表达调控是植物防卫反应中的重要环节,而转录因子在转录调控中起着重要的作用。本综述论述了ERF转录因子的结构特征及其功能特性,并结合我们的研究进展重点讨论了它们在植物防卫反应中的调控作用。     

转录后基因沉默

 转录后基因沉默(PTGS)普遍存在于生物界,如植物的共抑制、源于病原的RNA介导的病毒抗性、真菌的基因沉默和动物的RNA干扰等。这类现象有许多共同特点,如都是以向细胞内引入核酸(转基因、双链RNA或病毒RNA)为诱因,依赖RNA的RNA聚合酶(RdRP)活性与基因沉默密切相关,在发生基因沉默的细胞中大多存在特定长度的小分子RNA (21~25 nt),PTGS导致细胞质内mRNA的特异性降解,不同生物的PTGS相关基因及产物具有很高的相似性,基因沉默能够在细胞间传播并能以表型遗传的方式传递给下一代等。这说明各种生物的转录后基因沉默可能有相似的遗传起源,是一种抵抗外来核酸(如病毒和转座子)入侵的共同的防御机制     

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。     

红树植物提取物对3种植物病原真菌孢子的抑制活性

用孢子萌发法测定了16种红树植物甲醇提取物对甘蔗凤梨病菌、西瓜枯萎病菌和柑橘疮痂病菌孢子萌发的抑制活性。结果表明,苦郎树和苦槛蓝对3种病菌孢子的萌发有明显的抑制作用,提取物浓度为10 g/L时,抑制率达77.29%以上。桐花树、海漆、榄李和银叶树对甘蔗凤梨病菌孢子萌发有明显的抑制作用,但对其余2种病菌孢子的抑制活性低。其余植物提取物对3种病菌孢子的抑制活性低。榄李和桐花树对甘蔗凤梨病菌孢子的毒力高,EC₅₀分别为0.3852 g/L和0.5714 g/L。     

HC Pro 3个参与抑制RNA沉默氨基酸位点的鉴定

 马铃薯Y病毒属病毒编码的辅助成分-蛋白酶（helper component-proteinase,HC-Pro）是第一个被鉴定的RNA沉默抑制因子。本研究通过定点突变的方法获得了马铃薯A病毒（Potato virus A,PVA）HC-Pro的3个突变体, 利用农杆菌共浸润的方法分析了这些突变对HC-Pro抑制RNA沉默活性的影响。与野生型HC-Pro处理相比,Phe⁶、Asn¹¹ 缺失突变体的处理中绿色荧光减弱,而Ile²⁵⁰-Gly²⁵¹-Asn²⁵²（IGN）基序中的Ile和Gly分别突变为Asp和Glu的处理中观察不到绿色荧光。该结果表明Phe⁶、Asn¹¹ 和IGN²⁵⁰  3个位点均参与调控HC-Pro的抑制RNA沉默活性。     

PstVosA1转录因子基因在调控小麦条锈菌耐高温反应中的生物学功能分析

 小麦条锈病是典型的冷凉生态区气传真菌病害,病原菌在越夏易变区(即秋季菌源基地)的越夏情况决定了冬季繁殖区条锈菌的初侵染菌源。小麦条锈病的发生流行极易受到温湿度关键气象因子的影响。近年来的调查研究发现,我国小麦条锈菌越夏海拔下限逐年下降,且越夏区范围进一步扩大,说明条锈菌耐高温胁迫能力增强,给未来小麦条锈病流行规律研究及制定防治策略带来了全新挑战。真菌特有的Velvet转录因子家族中VosA基因参与了真菌生长发育和次生代谢的调控,但关于该转录因子在条锈菌耐高温性中的作用却知之甚少。实时荧光定量PCR分析发现,温度敏感菌系蓬9和耐高温菌系A4在侵染寄主过程中PstVosA1基因均受高温胁迫诱导表达,但耐高温菌系PstVosA1相对表达水平明显高于温度敏感菌系蓬9。利用寄主诱导的基因沉默技术(HIGS)沉默小麦条锈菌耐高温菌系A4中的PstVosA1基因能显著降低在高温(21℃)接种条件下的平均发病严重度、孢子堆密度和生物量。研究结果说明PstVosA1基因正调控小麦条锈菌耐高温胁迫反应过程,增加该基因的表达水平,有利于增强小麦条锈菌耐高温性。     

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?     

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.     

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。     

南方根结线虫促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)基因的RNAi效应分析

 促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)在线虫的生长发育等方面具有重要作用,本研究探索利用RNAi技术沉默南方根结线虫mapk-1基因来抑制线虫的生长发育。根据mapk-1基因的cDNA序列设计引物,通过体外转录合成约550bp的dsRNA对南方根结线虫的卵进行RNAi以沉默mapk-1基因。试验结果表明,将南方根结线虫的卵块浸泡在含有2mg/mL dsRNA的M9缓冲溶液中,24h后卵块孵化出的2龄幼虫数量明显多于对照组(无dsRNA),但孵化出的幼虫死亡率高达90%,而对照组的死亡率低于5%,说明mapk-1基因的沉默抑制了卵块的孵化和线虫的生长,同时将孵化的幼虫接种番茄,14d后番茄根部无根结产生,35d后无卵块产生;而浸泡72h后卵块孵化出的2龄幼虫几乎全部死亡,并且孵化的线虫数量明显少于对照。提取导入dsRNA的卵块的RNA进行半定量PCR分析,结果表明mapk-1基因的mRNA被降解。     

植物抗线虫基因工程新途径及其在分子育种中的应用

 植物寄生线虫种类繁多、危害严重,给世界农业生产造成巨大经济损失。目前防治线虫通常采用轮作、杀线虫药剂、生物防治和应用抗性品种等措施,但存在一定局限性。随着植物与寄生线虫之间相互作用机制的深入研究以及分子遗传操作技术的逐渐成熟,利用基因工程技术构建环保、方便、有效的线虫防治策略逐渐成为研究热点。本文从植物抗线虫基因、抑制线虫的外源活性蛋白、特异表达启动子,以及RNAi介导的抗线虫基因工程策略等方面,简要概述了国内外近年来植物抗线虫基因工程新途径研究进展以及在分子抗病育种中的应用。     

病毒载体介导的基因沉默体系对朱顶红褪绿环斑病毒NSm基因的沉默效应

为探讨烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus,TRV）载体介导的基因沉默技术对朱顶红褪绿环斑病毒（Hippeastrum chlorotic ringspot virus,HCRV）运动蛋白基因NSm的沉默效应,以本氏烟Nicotiana tabacum为材料,构建靶向HCRV NSm序列的基因沉默表达载体pTRV2-NSm,经农杆菌Agrobacterium介导侵染烟苗,检测其侵染效率,人工接种HCRV到沉默表达载体处理过的烟苗,通过观察发病症状、统计病情并应用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测TRV介导的基因沉默体系对HCRV侵染的沉默效应。结果表明,pTRV2-NSm沉默表达载体对本氏烟植株的侵染率达到95.00%,并且对本氏烟的生长无明显影响;与对照相比,经沉默载体处理的烟草植株接种HCRV后发病率显著降低,在接种后14 d发病率下降了90个百分点,病毒积累量明显下降,随着时间延长pTRV2-NSm对病毒的抑制效果持续升高,在接种后14 d对病毒病的防治效果最高,达93.13%;qRT-PCR检测发...     

Soilborne viruses: advances in virus movement,virus induced gene silencing,and engineered resistance

Until recently soilborne plant viruses were considered important only because they are causative agents for agricultural diseases. In recent years, soilborne plant viruses have played a significant role in advancing research into mechanisms of plasmodesmata transport, gene silencing, and engineered resistance to plant pathogens. Three different mechanisms by which viruses move through plasmodesmata have been identified using dianthoviruses, nepoviruses, and benyviruses. The infectious clone of the tobravirus Tobacco rattle virus (TRV) has become an important tool for studying virus induced gene silencing and may be a tool to silence meristematic gene expression. Investigations of soilborne viruses may enable the development of new strategies for control of soilborne diseases. The potential use of pathogen-derived resistance to control soilborne viruses is currently being explored in several laboratories.