病毒诱导的基因沉默及其在植物功能基因组学研究中的应用

病毒诱导的基因沉默(VIGS)是植物体中天然存在的一种抵御外源核酸入侵的防御系统,正常情况下保护植物免受病毒的侵染.植物的这种防御机制可被病毒RNA激活,属于转录后基因沉默现象.如果在病毒载体中插入目标基因片段,侵染寄主植物后,植物会表现出目标基因功能丧失或表达水平下降的表型.利用这种机制,可以确定基因功能.目前,这种技术有望发展成为一种简单、快速、高通量的分析已知序列基因功能的方法.文中综述了VIGS技术的原理与发展,并讨论该技术在植物功能基因组学研究中的应用前景.     

我国模式植物拟南芥研究在国际上占有一席之地

植物功能基因组学是当前植物学最前沿的领域之一，由于基因功能的研究涉及专利和知识产权，对一个国家的长远发展起战略性的作用，所以国际竞争日益加剧．美国1990年启动“植物基因组学”计划，2000年底公布了模式植物拟南芥的全部序列．2001年开始，美国“2010年计划”又全面启动，目标是到2010年确定拟南芥中所有基因的功能．由于拟南芥是国际上第一个完成全部基因组序列测定的高等植物，利用其作为模式植物进行植物功能基因组学研究，大量涉及重要生命过程的基因被发现．我国是农业大国，同时面临人口、粮食、环境和资源等多方面的压力，加强植物学研究，发现和克隆重要基因并加以应用是解决上述困难和矛盾的一条重要途径．     

基因差异表达技术及其在植物抗逆基因工程中的研究进展

介绍了常用的几种基因差异表达技术的原理、操作方法并对这些方法筛选目的基因的优缺点进行了评价.介绍了近年来利用差异表达技术筛选植物抗逆基因研究状况并对今后差异基因表达技术的发展及其在植物抗逆基因工程中研究提出了展望.     

筛选差异表达基因的方法进展

植入前胚胎差异表达基因的筛选是分离、鉴定发育相关基因的关键 ,是克隆动物发育分子机理研究的基础 .哺乳动物植入前胚胎和克隆胚胎材料的获得十分不易 ,使得筛选差异表达基因的方法在该领域的应用均受到较大的限制 .以DDRT -PCR为基础的单胚mRNA差异表达技术的建立 ,为克隆植入前胚胎发育相关基因及哺乳动物克隆胚胎发育分子机理研究提供有力的工具 ,本文将在多年研究基础上对该技术及目前筛选差异表达基因的方法进行综述 .     

甜味蛋白thaumatin表达载体的构建

将克隆在不同质粒上的thaumatin基因的两个片段连接起来，连接产物克隆到质粒pUC18上．测序结果表明，连接产物是一个完整的thaumatin cDNA基因．将此基因通过基因重组技术，克隆到植物表达载体pBI121中，构建了一个新的转化植物的表达载体-pBIl21-tha.     

山羊Apaf-3基因的cDNA克隆、序列分析及组织表达研究

对单胎藏山羊和多胎金堂黑山羊Apaf-3基因cDNA克隆、序列分析及组织表达特性研究.采集5只多胎金堂黑山羊和5只单胎藏山羊在发情期的卵巢、垂体等组织样,进行Apaf-3基因的cDNA克隆、序列分析,并采用定量PCR技术对其mRNA进行组织表达量研究.结果,克隆出山羊Apaf-3基因长度为1731bp编码区全长为1245bp,编码414个氨基酸.Apaf-3基因在两种山羊中序列相同,且在5种组织中的表达均无差异.同源性分析表明凋亡基因Apaf-3在动物的进化中保守性低,与山羊多羔性状的相关性需要进一步研究.     

牦牛UCP1基因生物学特性及组织表达分析

旨在克隆牦牛解偶联蛋白1(UCP1)基因序列,并对其进行生物信息学分析,进一步研究该基因在牦牛各组织的表达规律.以牦牛为实验对象,利用RT-PCR克隆得到牦牛UCP1基因全长序列,生物信息学分析牦牛CDS区,qPCR检测UCP1基因在牦牛不同组织中的表达模式.结果表明,UCP1基因全长为954 bp(GenBank N...     

凡纳滨对虾G蛋白Gαs基因的克隆和功能鉴定

寻找并克隆凡纳滨对虾G蛋白α亚基基因,为对虾的生理调控研究提供理论基础.通过简并PCR和RACE技术获得目的基因的全长cDNA序列.将该基因的编码序列克隆到pCMV5表达载体,通过免疫共沉淀实验和胞内cAMP浓度的测定鉴定该基因表达产物的功能.用半定量RT-PCR和Western blotting确定该基因的表达产物在对虾身体各部位的分布.克隆到凡纳滨对虾的G蛋白短式剪切模式Gαs亚基基因,将其表达产物命名为pvGαs-s.pvGαs-s的序列和功能与其它物种的Gαs具有高度保守性.它在对虾身体各部位存在普遍分布,尤其在脑神经和腮中大量表达,在触角、眼等部位也有适量分布.说明pvGαs-s在对虾生命活动中的重要性,为研究对虾的生理调控奠定了理论基础.     

拟南芥AAP6基因的克隆与转化马铃薯的研究

氨基酸透性酶(AAP)是植物中的氨基酸转运蛋白,在氨基酸转运过程中发挥着重要作用.以野生拟南芥(生态型col-0)为材料,利用PCR和DNA重组技术,克隆得到拟南芥中的氨基酸透性酶基因(At AAP6).该基因全长1,446,bp,构建At AAP6基因的植物表达载体pCAMBIA2300-At AAP6,并利用农杆菌介导的遗传转化方法在马铃薯品种"早大白"中异源过表达At AAP6基因.经过抗性筛选与植株再生,成功得到马铃薯转基因植株,并诱导得到转基因马铃薯微型薯.RT-PCR结果表明,At AAP6基因在转基因马铃薯中都能正常地转录表达.这一研究为进一步开展At AAP6基因功能验证,提高马铃薯块茎中的氨基酸以及贮藏蛋白的含量提供了研究基础.     

盐芥TOR基因的克隆及对盐芥生长发育的影响

雷帕霉素靶蛋白(TOR)在调节动植物的生长及新陈代谢方面起重要作用.为进一步研究植物中TOR的作用,对盐芥TOR基因进行克隆,采用聚合酶链式反应和cDNA末端快速扩增技术等分子生物学方法获得盐芥TOR基因的cDNA全长及基因组全长,构建了ThTOR基因沉默植物表达载体并成功获得盐芥ThTOR基因沉默的转基因株系.结果表...     

Sequencing and comparison of yeast species to identify genes and regulatory elements

Identifying the functional elements encoded in a genome is one of the principal challenges in modern biology. Comparative genomics should offer a powerful, general approach. Here, we present a comparative analysis of the yeast Saccharomyces cerevisiae based on high-quality draft sequences of three related species (S. paradoxus, S. mikatae and S. bayanus). We first aligned the genomes and characterized their evolution, defining the regions and mechanisms of change. We then developed methods for direct identification of genes and regulatory motifs. The gene analysis yielded a major revision to the yeast gene catalogue, affecting approximately 15% of all genes and reducing the total count by about 500 genes. The motif analysis automatically identified 72 genome-wide elements, including most known regulatory motifs and numerous new motifs. We inferred a putative function for most of these motifs, and provided insights into their combinatorial interactions. The results have implications for genome analysis of diverse organisms, including the human.     

酿酒酵母基因组的研究进展

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是第一个完成全基因组测序工作的真核生物,目前在结构基因组学、功能基因组学、模式生物、最小基因组、比较基因组学等方面的研究已经获得了重大的进展,为人类更深入地研究高等生物基因组打下了坚实的基础。本文将从这几个方面着手对酿酒酵母基因组的研究进展进行综述。     

基于高通量测序技术的松材线虫研究进展

松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是松树萎蔫病的病原,严重威胁欧亚等国的松林资源和生态安全。自2011年松材线虫基因组首次公布以来,高通量测序技术成为该病害的重要研究手段之一。笔者从松材线虫的功能基因、非编码RNA、转录表达差异和基因组学等方面综述其致病机理,认为随着高通量测序技术的快速发展,在转录组相关研究方面,可尝试开展空间转录组、单细胞测序等新技术,在染色体基因组的支持下寻找松材线虫中具有潜在调控功能的长链非编码RNA、融合基因和环状RNA等罕见核酸分子,挖掘可能存在的甲基化、RNA编辑、结构变异等未知现象;在基因组学研究方面,可以开展基因家族扩增、大样本全基因组关联分析和数量性状定位等研究,以挖掘与松材线虫致病力和繁殖力等重要性状紧密关联的基因或位点,阐明松材线虫不同种群在进化过程中发生的适应性变化。     

类胡萝卜素介导的植物花色调控机制研究进展

花色是一种重要的花性状,对于有花植物的观赏园艺、生殖生态以及物种演化均具有非常关键的作用。有花植物花着色的关键决定因素是花色素的合成和沉积。类胡萝卜素作为一类重要的天然色素,不仅具有营养和药理特性,同时还是许多有花植物花着色的呈色色素。笔者对植物中的类胡萝卜素代谢途径及相关基因进行了梳理,并着重总结了类胡萝卜素代谢基因的表达及其转录调控对植物花着色的影响。当前,已知花中类胡萝卜素代谢基因的表达与类胡萝卜素积累及花着色紧密相关,但是关于这些基因在花中的转录调控机制研究还处于起步阶段。植物的花器官似乎采取了与叶、果实等其他器官完全不同的策略来精细调控类胡萝卜素的生物合成与积累,并且不同植物间尚未发现共通之处。笔者基于目前的研究进展,对未来类胡萝卜素介导的花着色调控机制研究进行了展望,认为随着高通量组学技术和现代分子生物学技术的迅猛发展,可尝试结合基因组、转录组、代谢组及最新的单细胞组学和空间组学等多组学技术和遗传转化及以CRISPR/Cas9为代表的基因组编辑技术,构建多种植物花着色过程中类胡萝卜素代谢的特异性分子调控网络,以期为进一步研究类胡萝卜素介导的花色变异与演化及花色育种提供有益参考。     

Loss of photosynthetic and chlororespiratory genes from the plastid genome of a parasitic flowering plant

Photosynthesis is the hallmark of plant life and is the only plastid metabolic process known to be controlled by plastid genes. The complete loss of photosynthetic ability, however, has occurred on several independent occasions in parasitic flowering plants. Some of these plants are known to lack chlorophyll and certain photosynthetic enzymes, but it is not known to what extent changes have occurred in the genes encoding the photosynthetic apparatus or whether the plants even maintain a plastid genome. Here we report that the nonphotosynthetic root parasite Epifagus virginiana has a plastid chromosome only 71 kilobases in size, far smaller than any previously characterized land plant plastid genome. The Epifagus plastid genome has lost most, if not all, of the 30 or more chloroplast genes for photosynthesis and most of a large family of plastid genes, the ndh genes, whose products may be involved in a plastid respiratory chain. The extensive changes in Epifagus plastid gene content must have occurred in a relatively short time (5-50 x 10(6) yr), because Striga asiatica, a related photosynthetic parasite, has a typical complement of chloroplast genes for photosynthesis and chlororespiration. The plastid genome of Epifagus has retained transcribed ribosomal RNA and ribosomal protein genes, suggesting that it expresses one or more gene products for plastid functions not related to photosynthesis.     

Evolutionary analyses of the human genome

The completion of the human genome will greatly accelerate the development of a new branch of science--evolutionary genomics. We can now directly address important questions about the evolutionary history of human genes and their regulatory sequences. Computational analyses of the human genome will reveal the number of genes and repetitive elements, the extent of gene duplication and compositional heterogeneity in the human genome, and the extent of domain shuffling and domain sharing among proteins. Here we present some first glimpses of these features.     

酿酒酵母功能基因组学研究进展

随着各种微生物基因组序列信息的积累和测序工作的不断完成,酿酒酵母基因组学研究的重点已由传统的结构基因组学发展到了功能基因组学,并从单一的基因功能研究转向多个或整个基因组系统地去了解真核生物生命活动的本能。对基因组学水平上酿酒酵母功能基因的生物芯片分析,代谢通路和功能图谱,以及比较基因组学研究进行综述。     

利用基因打靶技术研制人类疾病小鼠模型

宏伟的人类基因组计划的顺利实施使人类真正进入了功能基因组学研究的新时代 ,与日俱增的大量遗传信息正对生物医学的研究方式和医疗模式产生巨大的影响。发展和应用针对全基因组或全系统的高通量、大规模的整体实验手段 ,利用结构基因组学提供的信息和材料研究基因的功能将成为这个时代生物医学研究的主要特征。基因功能是在由细胞组成的多层次的复杂生命体中实现的 ,因此 ,功能基因组学的研究将会在极大程度上依赖于对模式生物的研究。小鼠作为被研究的脊椎动物 ,尤其具备作为哺乳动物的模式生物具有独特的优势 :首先小鼠是具有较短世代周…     

Advances in the study of helminth mitochondrial genomes and their associated applications

Helminths, including flatworms and roundworms, are abundant organisms that have a variety of life histories. Of these, the genera Schistosoma, Echinococcus, Trichinella are notable parasites of veterinary and medical importance, and cause substantial socio- economic losses throughout China and the rest of the world. Genetic markers in the mitochondrial (mt) genome have proven use- ful for systematic, ecological, evolutionary and population studies, and the growth of mt genomic research has increased in the last two decades. Technological improvements, such as the long-polymerase chain reaction method and high-throughput se- quencing have allowed minute amounts of DNA from single worms, biopsy samples or microscopic organisms to be used for whole mt genome characterization. To facilitate the retrieval, annotation and analyses of mitochondrial features, multiple data- bases and specific software have also been designed and established. This review focuses on current progress, applications and perspectives regarding helminth mt genomics. To date, the complete mt genomes for 93 species of helminths have been sequenced and analyzed. Analyses of the mt genes, including gene content, arrangement, composition and variation have revealed unique features among the helminths when compared with other metazoans. This provides important data concerning their functional and comparative mitochondrial genomics, molecular taxonomy and characterization, population genetics and systematics, and evolu- tionary history. Moreover, mt genome data for parasitic helminths are important for diagnosis, epidemiology and ecology of in- fections. Mitochondrial genome data offer a rich source of markers for the systematics and population genetics of socioeconomi- cally important parasitic helminths of humans and other animals.