水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。     

稻瘟菌无毒基因研究进展

无毒基因编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。水稻与稻瘟菌之间的特异互作符合“基因对基因”关系。从研究稻瘟菌无毒基因的意义、已鉴定和克隆的稻瘟菌无毒基因、稻瘟菌无毒基因与其抗病基因的互作特点等几个方面,对稻瘟菌无毒基因研究进展作了简要评述 。     

植物抗病基因结构、功能及其进化机制研究进展

植物与病原菌在长期的共进化和相互选择的过程中,逐渐形成了组织障碍、非寄主抗性和小种专化抗性等有效的防御机制。小种专化抗性(基因对基因抗性)主要是由植物抗病基因识别相应的病原菌无毒基因并激活植物体内抗病信号进而抵御病原菌的侵染。从目前已克隆的 70 多个抗病基因来看,它们在结构上具有高度保守性,主要包括核苷酸结合位点(NBS),亮氨酸重复结构(LRR), 蛋白激酶结构域(PK), 果蝇蛋白 Toll 和哺乳动物蛋白质白细胞介素 1 受体[interleukin(IL)-1 receptor]类似结构域(TIR), 双螺旋结构(CC)或亮氨酸拉链(LZ)和跨膜结构域(TM)等,其在抗病基因与病原菌无毒(效应)蛋白互作以及植物内部免疫信号传导中起着重要的作用。同时,抗病基因又通过基因复制、遗传重组等进化机制形成多基因家族,为植物抗病的专化性和多样性提供了重要的遗传基础。本文主要讨论了近来已克隆抗病基因的结构特征、功能以及抗病基因进化机制研究的进展。     

寄主植物与病原菌免疫反应的分子遗传基础

近年来,大量的植物抗病基因和病原菌无毒基因被克隆,抗病基因和无毒基因的结构、功能及其互作关系的研究也取得重大进展。在植物中,由病原菌模式分子(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI)和由效应因子引发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI)是植物在长期进化过程中形成的两类抵抗病原物的机制。PTI反应主要通过细胞表面受体(patternrecognition receptors, PRRs)识别并结合PAMPs从而激活下游免疫反应,而在ETI反应中,则通过植物R基因(resistance gene,R)与病原菌无毒基因(avirulence gene, Avr)产物间的直接或间接相互作用来完成免疫反应。本文对植物PTI反应和ETI反应分别进行了概述,重点探讨了植物R基因与病原菌Avr基因之间的互作遗传机理,并对目前植物抗性分子遗传机制研究和抗病育种中的问题进行了探讨和展望。     

植物TIR-NB-LRR类型抗病基因各结构域的研究进展

植物抗病反应是一个多基因调控的复杂过程,在这个过程中R基因发挥了非常重要的作用。根据其氨基酸基序组成以及跨膜结构域的不同,R基因可以分为多种类型,其中NBS-LRR类型是植物基因组中最大的基因家族之一。TIR-NB-LRR类型的抗病基因又是NB-LRR类型中的一大类,也是目前抗病基因研究的热点。该文总结了TIR-NB-LRR类型抗病基因各个结构域的功能和相关的研究进展。相关研究表明,TIR结构域主要通过自身或异源的二聚体化介导抗性信号的转导,但也有部分研究表明,该结构域可能参与病原菌的特异性识别。NBS结构域常被认为具有"分子开关"的功能,它可以通过结合ADP或ATP来调节植物抗病蛋白的构象变化,从而调节下游抗病信号的传导。LRR结构域在植物与病原菌互作的过程中可以通过与病原菌的无毒蛋白直接或间接互作来特异识别病原菌。也有研究发现,LRR结构域具有调节信号传导的功能。这些信息将为研究植物抗病机理提供理论依据,也为将来通过基因编辑技术对作物进行定向抗病育种提供思路。     

植物抗病基因(R)与病原物无毒基因(Avr)相互作用机制的研究进展

PTI和ETI是植物在长期进化过程中形成的两类抵抗病原物的机制。基因对基因假说的抗病方式属于ETI抗性机制的一种,该假说认为具有保守NB-LRR结构域的R蛋白识别病原物非保守的无毒蛋白效应子(Avr),激活防卫反应信号途径,导致过敏性坏死。植物抗病基因(R)与病原菌无毒基因(Avr)产物间的直接或间接相互作用而产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式,该文对植物抗病蛋白与无毒蛋白相互作用机制进行了综述。其中,间接相互作用模式是主要方式。     

植物抗病基因的研究进展

近年来,已有１０多个植物抗病基因被克隆并定序。植物抗病基因编码的蛋白,大多含有富氨酸重复单位（ＬＲＲ）和核苷酸结合位点（ＮＢＳ）等结构。在植物与病原物的互作中,这些蛋白可作为受体识别由病原物无毒基因编码的激发子,从而激发一系列防卫反应,使植物表现出抗病性。克隆的植物抗病基因可用于培育基因工程植株而大大加快育种速度。本文对目前植物抗病基因研究中存在的问题及发展前景也进行了探讨。     

稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟病菌之间的特异互作符合基因对基因假说。本文将从稻瘟病菌与水稻抗病基因间的互作特点、稻瘟病菌的分子标记、已克隆的稻瘟病菌无毒基因三个方面对稻瘟病菌无毒基因研究进展作简要介绍     

植物抗病分子机制研究进展

近十年来,植物抗病分子机制研究取得显著进展。综述了植物抗病基因的克隆及其结构分析、病原菌无毒基因及其相关致病因子的克隆与研究、信号传导相关因子的克隆及其结构分析以及植物-病原菌的相互作用研究,重点介绍了以植物特异抗病基因为介导的诱导防卫作用机制(包括抗病基因编码毒素蛋白,进而抑制病原菌的繁殖;显性基因编码病原菌致病性的靶标物;抗病基因表达产物直接引发抗病反应和基因对基因的抗病作用机制等)的研究进展,以期为植物抗病育种提供有益的信息。     

植物抗病分子机制研究进展

近十年来,植物抗病分子机制研究取得显著进展.综述了植物抗病基因的克隆及其结构分析、病原菌无毒基因及其相关致病因子的克隆与研究、信号传导相关因子的克隆及其结构分析以及植物-病原菌的相互作用研究,重点介绍了以植物特异抗病基因为介导的诱导防卫作用机制(包括抗病基因编码毒素蛋白,进而抑制病原菌的繁殖;显性基因编码病原菌致病性的靶标物;抗病基因表达产物直接引发抗病反应和基因对基因的抗病作用机制等)的研究进展,以期为植物抗病育种提供有益的信息.     

脊髓损伤的基因治疗

基因治疗脊髓损伤（SCI）既不存在胎儿神经组织移植的组织来源问题,且比外周神经组织移植引起的排异性低,是目前脊髓损伤治疗中最有前途的方法.基因治疗的转基因方式有两种：一是将目的基因直接导入体内靶细胞令其表达;二是将基因在体外导入适当的细胞内,并筛选出高效表达的移植细胞作为转基因中介移植到体内靶组织.不论采用何种方式,将基因导入细胞又可用多种手段实现：如微注射、脂质体等物理或化学手段;利用缺陷病毒作为载体感染细胞的生物学手段.因为用生物学手段转基因的细胞移植方法空间定位明确,所以目前最常采用它作为基因治疗效果的研究.虽然SCI基因治疗目前仍停留在实验探索阶段,一些问题尚待解决,但随着基因治疗技术方法的不断提高,它的临床应用前景可以预见.     

小鼠受精抗原1基因与人类同源基因的关系

参照已报道小鼠受精抗原1（FA1）基因序列设计引物,运用PCR和PCR产物克隆测序等方法,对人受精抗原1（hFAI)基因进行了克隆,并对两进行了比较,结果显示：（1）已报道的小鼠FA1基因序列在其可读框内可能存在两处错误。（2）人OTK27基因可能与小鼠FA1基因同源,即OTK27基因就是人hFA1基因,或FA1基因就是小鼠otk27基因。     

Gene therapy for achromatopsia

The present review summarizes the current status of achromatopsia (ACHM) gene therapy‐related research activities and provides an outlook for their clinical application. ACHM is an inherited eye disease characterized by a congenital absence of cone photoreceptor function. As a consequence, ACHM is associated with strongly impaired daylight vision, photophobia, nystagmus and a lack of color discrimination. Currently, six genes have been linked to ACHM. Up to 80% of the patients carry mutations in the genes CNGA3 and CNGB3 encoding the two subunits of the cone cyclic nucleotide‐gated channel. Various animal models of the disease have been established and their characterization has helped to increase our understanding of the pathophysiology associated with ACHM. With the advent of adeno‐associated virus vectors as valuable gene delivery tools for retinal photoreceptors, a number of promising gene supplementation therapy programs have been initiated. In recent years, huge progress has been made towards bringing a curative treatment for ACHM into clinics. The first clinical trials are ongoing or will be launched soon and are expected to contribute important data on the safety and efficacy of ACHM gene supplementation therapy.     

益生菌的功能基因导入和基因编辑

益生菌已经在临床和食品领域应用多年,其安全性和有效性已经获得人们的认可。随着分子生物学技术的发展,采用益生菌作为载体进行基因导入或基因编辑,这些遗传改造的益生菌一部分已经作为新的药品或疫苗进入到临床应用阶段。携带功能基因的益生菌定殖于肠道进行表达和缓慢释放,这类益生菌作为活体药物获得益生菌和功能基因的双重功效,可用于治疗某些疑难病症。携带蛋白质抗原基因的益生菌定殖于肠道进行表达,可诱导肠道黏膜免疫、细胞免疫和体液免疫,这是一条更安全的口服疫苗途径。成簇的规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关蛋白(CRISPR-associated protein, Cas)以其高效与便捷性推动了益生菌基因编辑的发展。这篇综述介绍了CRISPR-Cas9操作系统在益生菌方面的应用。对传统遗传操作较难的益生菌采用CRISPR-Cas9技术进行基因编辑,使其基因敲除和基因突变,基因敲入和基因调控等更为简单、高效和易操作。这些CRISPR/Cas9、CRISPRa和CRISPRi技术在...     

新生儿PON2基因多态性与早产的关系

探讨新生儿对氧磷酶2基因多态性（PON2148,PON2311）对早产的影响。采用横断面调查方法,使用统一的调查表,由安庆市各县医院对入院分娩孕妇及其单胎、活产、早产和对照新生儿进行调查,共得到有效样本194个母亲-新生儿对。单因素分析结果显示：PON2 Ala148Ala纯合子基因型与Gly148Gly纯合子基因型 / Ala148Gly杂合子基因型比较致早产的危险性升高且有显著意义;同样,PON2 Ser311Ser纯合子基因型致早产的危险性升高且有显著意义。进一步分析PON2148位点多态性和PON2311位点多态性是否存在交互作用,结果显示：这两个位点多态性之间无明显交互作用。对氧磷酶2基因PON2148位点多态性和PON2311位点多态性与新生儿早产相关,但PON2148位点多态性和PON2311位点多态性之间对早产的影响无明显交互作用。 Association of PON2 Gene Polymorphisms in Neonates with Preterm LIANG Hong-ye1,WU Bai-yang1,CHEN Da-fang1,YANG Fan2,HU Hai-yan2,CHEN Li1,XU Xi-ping1. 1.Department of Biology & Genetics,Peking University Health Science Center,Beijing 100083,China; 2.Anqing Branch of Institute for Biomedicine,Anhui Medical University,Anqing 246000,China Abstract:The objective is to investigate whether gene polymorphisms in the PON2 gene (PON2148 and PON2311) of neonates are associated with preterm. Using standard questionnaires,194 singleton live born mother-neonate pairs (include preterm cases and term controls) were investigated by the trained field workers with cross-sectional survey at the hospitals in Anqing,Anhui Province,China. Epidemiological and clinical data and blood samples were obtained from 194 mother-neonate pairs. Among neonates,PON2 Ala148Ala homozygote is significantly associated with preterm,compared with Gly148Gly homozygote / Ala148Gly heterozygote before and after adjustment confounders and the same was true for PON2 Ser311Ser homozygote. However,when PON2148 polymorphism and PON2311 polymorphism were considered jointly,no significant gene interaction between PON2148 polymorphism and PON2311 polymorphism in relation to preterm was observed. We draw a conclusion from this research that both PON2148 polymorphism and PON2311 polymorphism in neonates are significantly associated with preterm respectively. But the gene interactions between PON2148 polymorphism and PON2311 polymorphism in neonates are not significantly associated with preterm. Key words：paraoxonase 2 gene (PON2 gene);gene polymorphism;preterm;genotype     

S/MAR与基因表达

在真核生物的细胞核内,基因组是通过ＤＮＡ的核骨架附着（ＳＡＲ）或称核基质附着区（ＭＡＲ）（简记为Ｓ／ＭＡＲ）锚定在核骨架网状系统上的．Ｓ／ＭＡＲ既有一定的特征,又有多样性,研究认为它参与了ＤＮＡ复制调控和转录调控等多种核内生化过程,通过重组,在目的基因一侧或两侧带上Ｓ／ＭＡＲ后作基因转染或基因动植物,发现整合后的基因表达有时可增强几倍,甚至上万倍和／或显示位置独立效应,有些研究还报道,Ｓ／ＭＡＲ能     

青花菜雄性不育相关基因BoDHAR的克隆与表达分析

以一个与甘蓝显性核不育相关的差异表达片段的序列为信息探针,通过在NCBI与TAIR网站数据库中进行同源EST序列搜索,经人工拼接、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了青花菜脱氢抗坏血酸还原酶DHARdehydroascorbatereductase基因的cDNA与DNA全长序列,命名为BoDHAR。并利用双链接头介导PCR的染色体步行技术(genomewalking)克隆了其上游644bp的5′端序列。所获的BoDHAR基因全长1486bp,存在两个内含子,DNA编码区序列633bp,编码210个氨基酸;序列分析表明BoDHAR与同源基因AT1G19570.1cDNA序列有82.3%的一致性,推导的氨基酸序列有79.6%的一致性;编码的水溶性蛋白存在多个磷酸化位点;5′端上游区存在明显的转录调控序列。半定量RT-PCR结果表明BoDHAR在可育系花蕾中的表达量明显高于不育系花蕾,在花药中的表达明显高于其它部位。     

大鼠胎脑神经干细胞HPRT基因的敲除

根据已知大鼠次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HypoxanthineGuaninePhosphoribosylTransferase ,HPRT)基因的外显子序列 ,从大鼠HPRT基因组DNA序列的细菌人工染色体 (BacterialArtificialChromosome ,BAC)中用酶切和PCR方法分别分离得到用于构建基因敲除载体的 3 0kb的 5′长臂 (LongArm ,LA)和 1 7kb的 3′短臂 (ShortArm ,SA) ,并分别克隆到pSL1180和pCR2 1中。进一步构建大鼠HPRT基因打靶载体———pKO HPRT ,经酶切鉴定后的大鼠HPRT基因敲除载体用NotⅠ酶切使其线性化 ,经溴乙锭、正丁醇、酚、酚 /氯仿提纯后 ,将终浓度调至 1μg μl。在FuGene 6转染试剂的作用下转染培养 2 4h的第二代大鼠胎脑神经干细胞 (RatFetalNeuralStemCells,rFNSCs)。转染后的细胞用 80 μg mlG4 18和 0 2 μmol L的Ganc全培养液筛选 ,2w后将存活细胞进行悬浮培养 ,使细胞形成球形物 ,挑选单个的球形物进行单克隆增殖 ,其中一部分细胞 (约 2～ 3× 10 3)用裂解液处理 ,取上清用于PCR检测 ,大部分细胞 (5× 10 7)用于DNA和RNA的提取 ,进行Southernbolt和RT PCR检测 ,剩余细胞冷冻保存。最后 1次实验共分离培养了 32个rFNSCs单克隆 ,其中 3个单克隆 (9 3% )经PCR、Southernbolt和RT PCR证实HPRT基因已被敲除     

转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能

初步建立了利用病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草(Nicotiana benthamiana)1,5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小亚基(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase／oxylase small subunit,rbcS)基因功能的模式。用携带与1,5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小亚基基因同源的cDNA片段的烟草脆裂病毒载体(pTV．rbcS)侵染烟草(Nicotiana benthamiana),诱导内源rbcS基因沉默并在此基础上建立了研究rbcS基因功能的模式：初步进行了rbcS基因沉默后的表型分析、转录水平分析、蛋白质表达水平分析以及利用HPLC方法定量分析rbcS基因沉默后的光合色素变化。结果表明：病毒诱导基因沉默瞬时表达体系中烟草最佳侵染时期为苗龄21-24d,用于侵染的重组农杆菌的最佳浓度的OD值为1～1．5;烟草Rubisco小亚基的表达量可能调节Rubisco大亚基的表达量;烟草rbcS基因与光合作用中的光能收集无关。对rbcS基因沉默的烟草叶片及对照烟草叶片的部分重要光合作用指标分析表明,运用烟草脆裂病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能具有可行性,为进一步深入研究rbcS基因功能奠定了基础。