植物基因沉默机制研究进展

综述了植物体中转录水平、转录后水平基因沉默及RNA干扰（RNAi）导致基因沉默的机制,并阐述了RNAi技术在植物基因工程中的广泛应用。     

RNA沉默机制及其介导的植物抗病毒基因工程研究进展

RNA沉默是一种由双链RNA诱导同源RNA降解的现象,是植物的一种天然抗病毒机制.但是由于长期的共进化过程,一些病毒会在siRNA沉默途径以及miRNA沉默途径中编码一些抑制蛋白来对抗这种机制,使其作用受到抑制.文章对RNA沉默的发现、过程、抑制及其由RNA沉默介导的对RNA病毒、DNA病毒的抗性、以及由转病毒基因介导的病毒抗性等几种植物抗病机制.同时,对研究中所存在的一些问题作了分析,并就今后的研究重点和方向作了展望.     

植物中RNA介导的沉默及其应用

在植物中 ,双链RNA(dsRNA)可通过降解细胞质中与之同源的mRNA而诱导产生转录后基因沉默 (PTGS) ,或通过使同源的核DNA高度甲基化而产生转录基因沉默 (TGS ,启动子甲基化 )或PTGS(转录或编码区甲基化 )。RNA介导的沉默可在细胞间进行传递 ,从而使整个植株都表现出PTGS或TGS ,且PTGS的程度会在植物发育过程中逐渐加强 ,减数分裂后重置。植物病毒也会介导产生沉默现象 ,PTGS是植物天然的一种抗病毒机制。利用导入外源dsRNA可抑制基因表达或使基因超量表达 ,使用病毒载体 ,可提供功能启动子、暂时表达系统 ,并为植物功能基因组学研究提供新的工具。     

双链RNA激发的植物基因沉默及其在植物育种上的应用

在生物体内,存在大量的非编码RNA(ncRNA),小干扰RNA(siRNA)是其中一种,由双链RNA切割形成,能干扰基因表达,激发转录后的基因沉默。尽管双链RNA干扰是把基因"敲低"而不是"敲除",但它的高效和易操作性使之成为研究植物基因功能的有用工具,并通过转基因途径用于植物改良。与反义RNA技术和共抑制技术相比,RNA干扰对基因的沉默效率高,效果稳定。单基因RNA干扰就可调控多基因家族控制的农艺性状,而不必累积单基因突变。把病毒基因构建成反向重复结构转入植物体内,其转录出的RNA会通过分子内序列互补形成双链结构,激发转基因植物的RNA干扰机制,将入侵病毒的同源序列降解,使转基因植株获得对病毒的抗性。RNA干扰型抗病毒转基因植株中,转病毒基因的mRNA不存在或存在量很少,也不会翻译成有功能的病毒蛋白质,因此不存在病毒RNA重组、异源包装及协生作用的潜在生物风险,具有较高的生物安全性。     

抗病毒RNA沉默和病毒拮抗RNA沉默策略研究进展

RNA沉默通指在转录或转录后水平上由RNA介导、序列特异性地降解靶标RNA从而抑制基因表达的过程。在动物、真菌和植物中,RNA沉默是通过小RNA的形成来抵御病毒侵染的,病毒自身可以作为RNA沉默的诱导子和靶标。病毒通过进化形成积极的和消极的策略来对抗RNA沉默。为此,主要讨论了siRNAs和miRNAs介导的抗病毒RNA沉默以及病毒蛋白和RNA介导的沉默抑制作用,有助于阐明病毒侵染与寄主之间的相互关系,为抗病毒研究奠定基础。     

RNA干扰及其在植物研究中的应用

RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是双链RNA诱导的转录后基因沉默。RANi在生物体内普遍存在,且高度保守,被生物学家誉为生物体在基因组水平上的免疫系统。随着RNAi机制研究的不断深入,RNA干扰作为一种高效的、序列特异的基因沉默,可在植物基因功能分析、农作物基因组改良和植物抗病毒研究等方面发挥重要作用。     

植物RNA介导的病毒抗性研究进展

对目前RNA介导的病毒抗性的特点、机制以及与转基因沉默的异同作一概括，并对RNA介导的病毒抗性在植物功能基因组学研究中的应用作了简单介绍。     

小分子RNA干涉技术在农作物基因沉默中的应用现状

基因沉默技术对于现代农作物分子育种过程具有重要作用.本文简要综述了小分子RNA介导的基因沉默技术作为传统的反向遗传学手段,在农作物基因组功能分析中的应用现状,主要包括小分子RNA的起源和合成机制,在作物中的生物学功能,结合VIGS技术在作物功能基因组学中的应用.     

基因沉默与植物抗病毒的可能机制

本文根据目前RNA介导的植物病毒抗性(RMVR)、转录后基因沉默(PTGS)的研究成果,从RMVR与PTGS的关系和机制、植物采用基因沉默产生抗性、病毒抑制基因沉默致病及共同进化等几个方面进行介绍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。     

植物转基因沉默

转基因植物中转基因沉默已成为植物基因工程的一大障碍。对转基因沉默产生的原因及克服转基因植物中转基因沉默的对策进行了综述。     

Advances of Researches on the Mechanism of Transgene Silencing in Transgenic Plants

转基因沉默是导致外源基因不能在转化植株中正常表达的重要原因。在此,从转录水平和转录后水平两个方面,综述了转基因植物中外源基因沉默的机制。DNA甲基化是引起外源基因沉默的主要原因。人们目前用以下几种模型来解释转录后水平基因沉默的机制,如RNA阈值模型、异常RNA和异位配对模型及双链RNA模型。对外源基因沉默机制的探讨是顺利开展植物基因工程的迫切要求,也将促进植物功能基因组学研究的进一步深入。     

High-Level Accumulation of Exogenous Small RNAs Not Affecting Endogenous Small RNA Biogenesis and Function in Plants

RNA silencing is a fundamental plant defence and gene control mechanism in plants that are directed by 20-24 nucleotide （nt） small interfering RNA （siRNA） and microRNA （miRNA）. Infection of plants with viral pathogens or transformation of plants with RNA interference （RNAi） constructs is usually associated with high levels of exogenous siRNAs, but it is unclear if these siRNAs interfere with endogenous small RNA pathways and hence affect plant development. Here we provide evidence that viral satellite RNA （satRNA） infection does not affect siRNA and miRNA biogenesis or plant growth despite the extremely high level of satRNA-derived siRNAs. We generated transgenic Nicotiana benthamiana plants that no longer develop the specific yellowing symptoms generally associated with infection by Cucumber mosaic virus （CMV） Y-satellite RNA （Y-Sat）. We then used these plants to show that CMV Y-Sat infection did not cause any visible phenotypic changes in comparison to uninfected plants, despite the presence of high-level Y-Sat siRNAs. Furthermore, we showed that the accumulation of hairpin RNA （hpRNA）-derived siRNAs or miRNAs, and the level of siRNA-directed transgene silencing, are not significantly affected by CMV Y-Sat infection. Taken together, our results suggest that the high levels of exogenous siRNAs associated with viral infection or RNAi-inducing transgenes do not saturate the endogenous RNA silencing machineries and have no significant impact on normal plant development.     

植物内源茉莉酸类生长物质研究进展

植物体内的茉莉酸类化合物（茉莉素）是一类新确认的植物内源生长物质，高浓度茉莉酸或茉莉酸甲酯抑制植生长，低浓度则促进植物生长。茉莉酸或茉莉酸甲酯还能调节植物体保护性酶以及次生代谢酶类的活性，促进基因表达，诱导蛋白质及次生物质的合成，从而提高植物抗逆能力。     

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...     

苹果ANR基因沉默的原因分析

检测了一个具有紫黑色果肉的苹果的ANR基因,发现了该基因被沉默。为了分析其沉默的原因,通过试验分析了该启动子序列上的顺式作用元件、内含子序列、外显子序列等的变异。结果表明,其ANR基因沉默可能是由内含子产生的变异引起,上述研究结果为今后的进一步研究打下了基础。     

VIGS基因沉默技术在作物基因功能研究中的应用与展望

随着作物基因组测序工作的陆续完成,大量影响作物重要农艺性状的基因功能等待挖掘.由于缺少高效的遗传转化方法,多种作物的基因功能研究进展缓慢.病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术不依赖遗传转化,通过病毒载体接种即可在当代植物体内实现对靶向基因的沉默.VIGS技术因其起...     

植物转基因沉默的机制及克服方法

植物转基因沉默可以发生在染色体DNA、转录和转录后3种不同的层次上,转录水平基因沉默机制涉及DNA甲基化、位置效应、重复序列和同源序列等的作用,转录后水平基因沉默机制常用RNA阈值模型、异常RNA模型、双链RNA模型和未成熟翻译终止模型等解释。使用去甲基化、控制外源基因的拷贝数及结合位点、利用MAR序列、优化使用增强子、启动子等手段可以解除部分转基因沉默。