植物转基因沉默研究进展、对策及应用

转基因沉默 (ｔｒａｎｓｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ)是导入并整合进受体基因组中的外源基因在当代转化体或其后代中表达受到抑制的现象。自Ｐｅｅｒｂｏｌｔｅ在 1986年首次报道发现转基因沉默现象以来 ,相关报道不断发表。如今 ,转基因沉默现象已成为遗传转化技术实用化 ,商品化过程中的巨大障碍。从九十年代开始 ,人们就致力于转基因沉默方面的研究。随着研究的不断深入 ,转基因沉默的各种机理不断被揭示 ,并研究出相应的对策。1.植物转基因沉默研究进展转基因沉默的各种机理都涉及到各种核酸之间的相互作用 ,包括转录水平的基因沉默 (ｔ…     

转基因植物转录后基因沉默的克服对策

人们对植物进行遗传转化的目的是让转基因在植物基因组中能够稳定整合并在当代及其子代中能够有效、稳定的表达 ,但是由于多种因素的影响 ,转基因在植物中的表达并不很理想。自从 1 986年Ｐｅｅｒｂｏｔｔｅ报道转基因烟草中转基因发生沉默以来 ,很多学者也都发现大量的转基因植株不能正常表达[1]。经过多年的研究 ,发现导致转基因沉默的机理有多种 ,根据其作用机理和水平的不同 ,人们通常把转基因沉默分为[2 ,3]:位置依赖性基因沉默 (Ｐｏｓｔｉｏｎ -ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ ,ＰＤＧＳ)、转录水平的基因沉默 (Ｔｒ…     

基因沉默：获得性免疫的新途径

基因沉默 (ｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ)首先发现于转基因植物。发生沉默的基因可以是外源性转移基因 ,也可以是入侵的病毒或宿主内源性基因。双链ＲＮＡ(ｄｓＲＮＡ)作为启动因素或中间体为不同生物基因沉默所共有。通常 ,基因沉默发生在两种水平上 ,一是由于ＤＮＡ甲基化、异染色质化及位置效应等引起的转录水平上的基因沉默 (ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅｓｉ ｌｅｎｃｉｎｇ ,ＴＧＳ) ,另一种是在基因转录后水平上通过对目标ＲＮＡ特异性降解而使基因失活的转录后基因沉默 (ｐｏｓｔ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅ…     

基因沉默

基因沉默 (ｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。一方面 ,基因沉默是遗传修饰生物 (ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｏｒｇａｎｉｓｍｓ)实用化和商品化的巨大障碍 ,另一方面 ,基因沉默是植物抗病毒的一个本能反应 ,为用抗病毒基因植物工程育种提供了具有较大潜在实用价值的策略———ＲＮＡ介导的病毒抗性 (ＲＮＡ ｍｅｄｉａｔｅｄｖｉｒｕｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,ＲＭＶＲ) [1～ 3] 。基因沉默现象首先在转基因植物中发现 ,接着在线虫、真菌、昆虫、原生动物以及老鼠中陆续发现。大量的研究表…     

植物转基因位置依赖性沉默与位置效应

植物基因组能够识别外源基因的出现及所整合的特异位置并产生相应反应,通过分析嘧啶甲基化的信号及模式,比较不同表达水平转基因的整合位点及基因组环境差异,植物转基因位置依赖性沉默和位置效应的机理得到进一步揭示;讨论了位置效应的研究方法和克服策略。     

转基因植物中T-DNA整合的分子特征及表达

植物中不同转基因方法转化外源基因的T-DNA整合特征既具有共性,又具有特性,使得转基因的遗传在各独立转化体间呈现多样性,另外多种遗传因子和限制因素使受体植物中外源基因的表达存在下降,甚至出现基因沉默等复杂现象。本文主要对农杆菌介导及裸露DNA直接转化转基因植物中T-DNA的分子特征和转基因表达的影响因子进行了介绍和概述。转化体中转基因的遗传稳定性和表达主要取决于转基因在植物基因组中的整合位置、拷贝数及组成结构。因而,通过对具有表达水平各异的转化体进行深入的遗传分析和分子生物学研究以及转化体之间进行的比较研究,将对转基因技术自身的完善、定点整合以及更有效的利用转基因技术都具有十分重要的意义。     

影响苏云金芽孢杆菌基因在转基因植物中表达的因素

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）杀虫晶体蛋白基因是植物抗虫基因工程中应用最广泛的基因资源。影响Bt基因在转基因植物中表达的因素繁多,阐明这些因素的效应对于获得Bt基因在受体植物中的稳定高效表达具有重要意义。现对Bt基因表达的主要影响因子,如Bt基因表达单元、植物发育、外部环境条件、受体植物遗传背景、整合位点及Bt基因沉默现象等进行了综述。     

植物中转基因的整合机制

转基因在植物基因组中的整合分两步:在整合前阶段,转化的完整质粒及转基因片段经重组连接形成转基因串联子(transgenearray),其中不含任何植物基因组序列,连接反应由植物细胞本身的酶催化,仅依赖于游离的DNA末端,CaMV35S启动子和TDNA边界序列中的特定序列可能充当重组热点;在整合阶段,转基因DNA通过微同源介导的异常重组整合到植物基因组中,最初的整合位点作为整合热点,引导随后的转基因分子在该位点附近整合,不同转基因位点可被1～10kb植物DNA隔开,形成转基因簇(transgenecluster)。     

转基因动物及其在医学中的应用

转基因动物是通过将外源目的基因导入受精卵或早期胚胎细胞中,使其稳定地整合到受体的基因组中,并得到表达的动物。这一技术已用来在哺乳动物的乳汁中生产贵重的治疗用蛋白,生产供人类移植用的器官,制造人类跗疾病的动物模型。其前景十分广阔。     

麦类作物遗传转化

麦类作物包括小麦(Triticum aestivum L.)、硬粒小麦(Triticum turgidum con v.durum Dest.e.m)、大麦(Hordeum vulgare L.)、黑麦(Secale cereal L.)、燕麦(Avena sativa L.)及小大麦(×Tritordeum Ascherson et Graebuer.).自从基因枪被发明以来,科学家们已经利用来自麦类作物的幼胚、 盾片、成熟种子胚、花粉粒、花药、幼穗、叶基组织、发芽种子幼苗的顶端分生组织及其愈伤组织或培养物作为外植体,通过基因枪、农杆菌介导、 PEG法、电激法、微注射法、硅化纤维素介导、幼穗注射法等技术先后将一些选择标记基因、报告基因和有用的目的基因如抗真菌、抗虫、 籽粒品质、抗干旱基因等转化到麦类作物中.转基因植物表现为抗性增强或籽粒的加工品质提高和营养成份增加.被转化的基因通常以单位点多拷贝的形式随机整合到受体细胞的基因组中,并以孟德尔规律遗传.整合位点一般分布在染色体的近端粒区域,整合的拷贝数大多为5～10个拷贝,最高可达到50个拷贝.在转化过程中,被转化的质粒上的片段包括选择标记基因、目标基因、甚至质粒的抗生素基因和其他无关序列,随机地连接并形成多个分子量大小不等,组成成分不同的分子簇,或首先由其中一个分子簇整合到植物基因组中,这会导致在整合位点附近产生"热点",易于其他分子簇在此处整合,从而完成两期整合;或被转化的质粒上的选择标记基因、目标基因、质粒的抗生素基因和其他无关序列、植物基因组DNA等片段共同形成各种不同类型的分子簇,当植物细胞染色体复制时,在复制叉处整合到植物基因组中.转基因可以在各种水平上表达,也会时常发生基因沉默,这会导致转基因植物DNA水平上表达但在蛋白质水平上不表达,后代偏向分离,沉默的转基因重新表达.转基因的位置效应、甲基化和启动子都会诱发转基因沉默.在麦类作物中,35S启动子易于导致转基因沉默,应尽量减少使用.转基因还导致被转化麦类作物在农艺性状和细胞学上的变异.目前,麦类作物遗传转化已经成为一种常规的技术,转基因麦类作物正开始进入商业应用阶段.相信多种转化新技术的应用和发展将会培育出高产、稳产、优质、低投入的各类品种和种质.