RNA沉默技术及其在植物中的应用

RNA沉默是广泛存在于生物中的一种古老现象, 是生物抵抗异常DNA的一种保护机制, 同时在生物生长发育过程中扮演着基因表达调控的角色。文章对RNA沉默研究中的几个热点问题进行了介绍, 按RNA沉默持续时间的不同对其在植物中应用的方法进行了分析, 并重点论述了RNA沉默在植物功能基因组研究、作物品质改良以及抗病毒植物培育等方面的应用及其发展前景。     

RNAi技术及在植物功能基因组研究中的应用

RNAi,即RNA干扰,是通过外源或内源性的双链RNA在细胞内诱导同源序列的基因表达受抑的现象,自RNAi现象在上世纪90年代中期被发现以来,它就被利用到基因组功能的分析研究之中,成为分子生物学研究的热点。本文简要阐述了RNAi的作用机制,并通过将RNAi方法与其他功能基因组研究方法的对比,阐述了RNAi作为高通量植物功能基因组研究方法的优点,同时综述了利用RNAi技术在植物功能基因组研究中的应用进展。     

RNAi技术在作物品质改良中的应用

RNA干涉(RNAi)是由同源性内源或外源dsRNA引起的序列特异性基因沉默现象,在动、植物和真菌中广泛存在并被证实。目前已应用RNAi技术在改善油脂的品质、改良淀粉品质、提高营养物质或降低有害物质含量、提高抗褐化能力、提高果实耐贮性、进行代谢调控以获得目的次生代谢物等方面进行了作物品质改良研究。作为一种下调表达技术,该技术在研究植物基因功能和改良作物品质等领域有良好的应用前景。本文重点从上述六个方面对近年来应用RNAi技术在作物品质改良研究方面进行了回顾并对其存在的问题作了初步探讨。     

RNA干扰及其在果树上的应用

RNA干扰是广泛存在于生物中的一种现象,它是由小干扰RNA诱导的特异基因沉默.它是生物体抵抗异常的一种防御机制,同时在生物生长发育过程中调控基因的表达,为植物基因功能的研究开辟了新途径.综述了RNA干扰的作用机制、RNA干扰的特点,以及近年来RNA干扰在果树生长发育、抗病性、果实品质改良等方面的应用,以期为RNA干扰技术在果实品种品质改良中的应用提供指导.     

RNA调控与作物农艺性状改良

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源.本文综述了小RNA和长链非编码RNA的生成代谢和功能机制,着重介绍了小RNA、长链非编码RNA及其RNA修饰在调控作物产量与品质、抗病与抗逆等方面的研究进展.同时介绍了利用RNA技术改良遗传性状的研究,并展望了RNA技术的开发与利用对于未来农业生物技术应用的重要意义.     

转基因改良植物的营养价值

植物是人类所需大部分营养物质的主要来源,植物产品的营养品质直接影响着人类的健康。分子克隆和遗传转化技术的发展为改良植物的营养价值开辟了新途径。植物营养价值的转基因改良已在改进作物蛋白质含量及品质、淀粉和油脂成分及品质,提高抗氧化物水平（如类胡萝卜素、类黄酮等）,培育具有医疗效应的营养品质等方面取得了可喜的进展。迄今,已获得许多营养品质改良的转基因作物品系。这些转基因作物经过一系列的安全性及对人类营养有效性的验证后, 可直接食用,或应用于开发具有特殊营养品质和保健作用的“功能食品”。我们实验室开展了大豆油脂改良研究,构建了能特异抑制大豆FAD2-1基因表达的锌指转录因子,获得了油酸含量显著提高的转基因材料。初步结果表明锌指转录因子的分子设计是改良植物油脂代谢的一条可行途径,亦可用于调控植物其它内源靶基因的表达。     

植物病毒诱导的基因沉默在基因功能研究中的应用

传统的植物遗传转化方法周期长、工作量大、过程繁琐,不利于基因功能的快速高通量鉴定．近年来随着基因沉默机制研究的深入和不断发展,利用病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)进行植物功能基因组研究作为一种快速、高通量的反向遗传学工具已被广泛应用在烟草、马铃薯、番茄等植物中, 在大规模的植物基因组功能鉴定中展示了广阔的应用前景．综述了 VIGS 的作用机制、植物病毒栽体、转化方法以及在植物基因功能研究等方面的应用及前景．     

RNA干涉及其在棉花研究中的应用

RNA干涉(TNA interference,RNAi)技术是一门新兴的基因阻断技术,可通过将外源双链RNA导入细胞介导同源靶基因mRNA序列的降解,使靶基因表达沉默,是一种转录后的基因沉默现象.目前,RNA干涉技术在植物研究中已经得到广泛应用.本文简介了植物的RNA干涉研究及RNAi表达载体的构建,综述了RNAi在棉花基因功能和功能基因组学研究、棉花品质性状的遗传改良和棉花的抗虫抗病研究中的应用进展及其在棉花研究中存在的主要问题和应用前景.     

RNA干扰技术在果蝇中的应用

RNA干扰是双链RNA特异诱导的转录后期基因沉默.该技术随着不断完善而越来越被广泛地运用于果蝇的功能基因组研究上,双链RNA已经成为果蝇中功能基因的一个十分有效的抑制子,势必使RNA干扰技术成为研究果蝇体内基因功能的强有力的反向遗传学研究技术.     

植物质体基因工程:新的优化策略及应用

植物质体转化技术通过同源重组实现定点整合,与细胞核基因工程相比,使外源基因表达更为精确、安全和高效。该技术在基础研究中为叶绿体功能基因组研究提供了有效手段,同时在应用方面为外源基因表达提供了理想的平台,已成为植物遗传育种的一种新策略。本文总结了近年来质体基因工程在转化体系的建立和优化上的新思路,着重阐述了利用质体转化技术在遗传育种中提高作物抗性、改良品质等应用领域的最新研究进展。克服质体转化技术在作物遗传育种中面临的难题,必将为作物育种的发展带来新的绿色革命。     

RNAi技术及其在植物研究中的应用

RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是利用双链RNA(dsRNA)特异性地降解相应序列的mRNA,从而特异性地阻断相应基因地表达,且此现象广泛存在于从真菌到植物、无脊椎动物、哺乳动物的各种生物中。介绍了RNA干扰的研究历史、RNA干扰的作用机制及此技术在植物中的应用。     

RNAi for plant functional genomics

A major challenge in the post-genome era of plant biology is to determine the functions of all the genes in the plant genome. A straightforward approach to this problem is to reduce or knock out expression of a gene with the hope of seeing a phenotype that is suggestive of its function. Insertional mutagenesis is a useful tool for this type of study, but it is limited by gene redundancy, lethal knock-outs, nontagged mutants and the inability to target the inserted element to a specific gene. RNA interference (RNAi) of plant genes, using constructs encoding self-complementary 'hairpin' RNA, largely overcomes these problems. RNAi has been used very effectively in Caenorhabditis elegans functional genomics, and resources are currently being developed for the application of RNAi to high-throughput plant functional genomics.     

昆虫的RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种强有力的分子生物学技术, 在昆虫研究中得到了较多的应用。目前, RNAi技术主要应用于昆虫功能基因和功能基因组研究, 已在多个目的19种昆虫上实现了RNAi。在昆虫上实现RNAi的方法主要有注射、浸泡、喂食、转基因和病毒介导等方法, 这些方法各有特点, 其中喂食法因其简单而最有应用前景。昆虫RNAi的系统性较为复杂, 只有部分昆虫具有RNAi的系统性。昆虫中RNAi信号传导的基因可能是sid-1, 但昆虫RNAi的系统性机理还不是很清楚。转基因植物产生的dsRNA实现了对作物的保护, 证实了RNAi技术可用于害虫控制, 为害虫控制开辟了新领域。昆虫的RNAi研究处在起步阶段, 研究昆虫RNAi的机理, 特别是RNAi在昆虫体内的系统性扩散机理, 改进实现RNAi的方法, 提高RNAi技术在昆虫研究中的应用, 有利于昆虫基因功能鉴定和害虫控制, 促进昆虫学科的发展。     

RNA Interference (RNAi) Induced Gene Silencing: A Promising Approach of Hi-Tech Plant Breeding

RNA interference (RNAi) is a promising gene regulatory approach in functional genomics that has significant impact on crop improvement which permits down-regulation in gene expression with greater precise manner without affecting the expression of other genes. RNAi mechanism is expedited by small molecules of interfering RNA to suppress a gene of interest effectively. RNAi has also been exploited in plants for resistance against pathogens, insect/pest, nematodes, and virus that cause significant economic losses. Keeping beside the significance in the genome integrity maintenance as well as growth and development, RNAi induced gene syntheses are vital in plant stress management. Modifying the genes by the interference of small RNAs is one of the ways through which plants react to the environmental stresses. Hence, investigating the role of small RNAs in regulating gene expression assists the researchers to explore the potentiality of small RNAs in abiotic and biotic stress management. This novel approach opens new avenues for crop improvement by developing disease resistant, abiotic or biotic stress tolerant, and high yielding elite varieties.     

植物瞬间表达系统与功能基因组学研究

结构基因组学和功能基因组学的发展使特定植物基因组和转录组序列的获取更为方便和快捷。随之而来的是对各种基因和调控序列的功能注释,探索植物生长和发育的遗传机理。表达和调控表达是遗传物质的自身语言和动态属性,因此通过植物细胞内表达来分析目标基因和序列的表达和调控行为是功能分析的主要立足点。除创造转基因植株外,近几年来植物细胞瞬间表达系统得到了广泛的使用,与基因重排、病毒诱导基因沉默和RNA干扰等新兴技术的结合使其在植物功能基因组研究中扮演了越来越重要的角色。     

RNAi技术在转基因动物中的应用

RNAi可以作为一种有效的工具用来产生转录后沉默的效果,从而抑制特定基因的表达,已经在线虫、果蝇、小鼠、大鼠等模式生物中得到成功应用。RNAi转基因小鼠的出现,使得在哺乳动物整体水平研究靶基因的敲低成为可能。文章以RNAi转基因小鼠为代表,就转基因载体的设计策略、基因敲除与基因敲低的比较、RNAi转基因动物的优势以及目前存在的缺陷等作一总结,并展望了RNAi转基因动物对功能基因组研究的贡献以及应用前景。

     

基于RNAi技术的转基因植物监管现状及其面临的育种领域的挑战

RNA干扰（RNA interference,RNAi）在植物、动物和真菌的生长、发育、病毒防御和转座子失活中起着至关重要的作用。目前已成功利用RNAi技术培育出抗病虫和品质改良等具有优良性状的生物技术产品,为农业绿色发展提供了强有力的支撑。然而,目前RNAi的相关机制尚未完全明确,基于RNAi技术的转基因植物面临着一些亟待解决的问题,同时,对于RNAi转基因植物应用的安全高效监管也需进一步完善。基于此,对RNAi转基因植物的监管现状及其面临的育种上的挑战进行了综述,并对存在的问题提出了解决建议,以期为RNAi技术进一步应用于农业植物改良育种提供新思路,并为其监管评价提供依据。