植物MADS-box 基因FRUITFULL(FUL)研究进展

植物MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。拟南芥MADS-box 基因FRUITFULL(FUL) 在控制拟南芥开花时间、花分生组织分化、茎生叶形态以及心皮和果实的发育中起到重要作用。其他植物中,FUL的同源基因也在调控花发育,果实发育以及叶片发育等方面各自起到重要作用。本文综述了FUL基因及其同源基因的表达模式和功能,并就其在农作物及果树育种上的潜在应用价值进行了讨论。     

同源异型框基因与动物早期发育

同源异型框基因广泛存在于真核生物中,编码一类转录调节蛋白。同源异型框基因在动物早期发育的基因调控中起着非常重要的作用。在动物胚胎发育过程中,同源异型框基因的表达具有复杂的时空模式和调控系统。Antp族基因对于早期胚胎发育中的模式建成,器官分化等具有重要意义。     

范可尼贫血基因在卵泡发育中的调节作用

范可尼贫血(Fanconi anemia, FA)是一种罕见的常染色体或X染色体连锁的隐性遗传病,其发生源于范可尼贫血基因(FA基因)突变。FA基因是一组在DNA交联损伤中起同源重组修复作用的基因。FA女性患者常见早发性卵巢功能衰退(premature ovarian insufficient, POI)的特征,而FA小鼠也表现出生殖细胞严重缺乏,这些结果提示FA基因在哺乳动物卵泡发育中起重要作用。研究显示FA基因在促进原始生殖细胞增生,维持正常卵母细胞减数分裂,参与卵泡发育的促性腺激素调节以及卵母细胞与颗粒细胞生长过程中的相互调节等方面调节卵泡发育。本文综述了FA基因在卵泡发育中的作用和分子机制方面的研究进展,为POI的病因学解析提供遗传基础。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理

近年来,果蝇心脏转化的遗传机制已初步研究清楚,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模型。为此目的,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约3000个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选,我们选出200余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究,证明这些基因表现RNAi的突变表型,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了50个人类同源基因,其中20个是新基因。Northen印迹分析表明,一部分人类基因在心脏组织中有表达,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前,我们正在建立转基因果蝇,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

生物性状发育的遗传修饰

在生物性状发育过程中,除有遗传基础——基因型的控制以外,另一个必要因素,它包括一般的生长发育条件(如温度、营养等)和遗传景背成分。分析修饰基因及其对非等位基因在性状发育上的影响途径和机制,既阐明修饰基因概念,又讲清其对某非等位基因所决定性状的影响的事实例证。把修饰基因作为某非等位基因的细胞内环境条件之一,显示性状发育的复杂性,客观地反映基因与表型(性状)的关系。     

PTLF-PTAG-IR对转基因烟草开花的抑制效应

PTLF(LEAFY同源基因)和PTAG(AGAMOUS同源基因)是杨树中控制花发育的重要基因,为了解RNA干涉同时抑制PTLF和PTAG对花发育的影响,本研究采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将35S::PTLF-PTAG-IR导入烟草(Nicotiana tabacum)。经PCR检测获得了15株阳性转化株系,进一步的Southern分析证实PTLF-PTAG-IR基因已整合到烟草基因组中。荧光定量分析结果显示,转基因烟草内源NFL(LEAFY同源基因)和NAG1(AGAMOUS同源基因)的表达量均低于野生型。对开花时间调查的结果表明:与野生型烟草相比,53.3%的转基因株系开花受到完全的抑制,26.7%的转基因株系开花时间平均推迟34.3d,仅20%的转基因株系与野生型在同一时期开花。另外,对转基因烟草花器官的观察发现花瓣形态,雄蕊着生方式、数目等方面发生变异,这些研究结果表明过量表达35S::PTLF-PTAG-IR对烟草花发育起到抑制作用,本研究将为利用转基因手段获得不育材料提供参考。     

同源异形盒基因是造血细胞分化的一种潜在性调节因子

同源异形盒(homeobox)基因是最先在果蝇中发现的一段长约180碱基对的DNA片段,这些基因影响果蝇的早期发育,并能编码出高度保守的DNA结合区域。近来,在一些脊椎动物中亦分离到同源异形盒基因,这些基因在脊椎动物中的胚胎期表达形式类似于果蝇。因此,一些脊椎动物同源异形盒基因可能控制早期发育,并且可能在成年分化过程中起重要作用。T、B淋巴细胞等血液细胞是从造血干细胞分化来的。实验结果表明,同源异形盒基因可能参与造血细胞分化的控制。     

影响果蝇心脏发育的基因突变

最近的研究表明,果蝇与脊椎动物及人的心脏早期发育具有极为相似的基因控制机理,果蝇已成为研究人体心脏早期发育基因控制的理想模式动物。利用化学诱变剂甲磺酸乙酯大规模地诱变影响果蝇心脏发育的基因,利用心脏特异性抗体染色进行筛选,获得了112个有心脏突变表型的致死系,其中32个致死系的心脏畸变表型有别于目前已知心脏发育基因的突变表型。细胞遗传学定位研究表明在多线染色体的13个带纹区的某些隐性致死突变基因是目前未知的,其功能可能与发育有关的基因。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理(英文)

近年来 ,果蝇心脏特化的遗传机制已初步研究清楚 ,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性 ,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模式。为此目的 ,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约 3 0 0 0个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选 ,我们检出 2 0 0余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究 ,证明这些基因表现RNAi的突变表型 ,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似 ,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果 ,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了 5 0个人类同源基因 ,其中 2 0个是新基因。Northen印迹分析表明 ,一部分人类基因在心脏组织中有表达 ,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前 ,我们正在建立转基因果蝇 ,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症 ,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

WD40重复蛋白家族基因At1g65030调控拟南芥种子的重量与体积

植物中WD40-repeat蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用。本研究鉴定了一株拟南芥WD40-repeat蛋白基因突变体at1g65030,与野生型植株相比种子重量增重体积变大,营养生长长势较弱,角果种子结实率较低。以突变体作为母本/父本与野生型父本/母本杂交,前者杂交后代未显示有母本的突变表型,后者部分杂交后代显示出父本的突变表型,统计突变体后代分离比符合1:1。用苯胺兰(DAB)、4,6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)、2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)、碘-碘化钾花粉染色,发现花粉部分败育且主要为核败育。爱氏苏木精花粉染色结果显示可观察到正常减数分裂各时期形态。采取热不对称交错PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR)方法确认突变基因位于第一条染色体65030位置,生物信息学分析表明该基因含有DWD基序。半定量RT-PCR分析发现在拟南芥发育晚期该基因在花器官中大量表达,过表达该基因使种子重量减轻。推测At1g65030影响了拟南芥花粉发育细胞核有丝分裂过程,该研究增加了人们对调控拟南芥花粉发育分子机制的认识。     

Rx同源异型盒基因与视觉神经系统发育的关系

Rx (retinal homeobox)家族是新发现的一类与视觉神经系统发育密切相关的同源异型盒基因,调控眼基质、视泡、视网膜、前脑以及中脑部分区域的发育.Rx基因的研究将对视觉神经系统发育的调控机制提供新的认识.     

同源异形盒基因和肿瘤

最近,美国哈佛药学院的Ｆｏｒｄ发现同源异形盒(ｈｏｍｅｏｂｏｘ)基因在细胞周期、发育以及癌症发展中起着重要的链接作用[1]同源异形盒基因是与细胞正常分化、发育相关的转录因子,最初作为果蝇同源异形突变中的重要座位而得名。此后,陆续有170多个同源异形盒基因在各类物种中被发现。同源异形盒基因的共同点是具有183个核苷酸长度的同源区,编码61个氨基酸。同源异形盒基因同源区表达蛋白通过其ＤＮＡ结合活性及其下游基因转录活性发挥作用。Ｌａｗｒｅｎｃｅ等[2]推测哺乳动物同源异形盒表达蛋白的作用目标为编码细胞外层蛋白质的基因,粘…     

盘基网柄菌发育中的细胞粘附分子及其信号转导

在盘基网柄菌发育早期,DdCAD-1和csA调节了变形虫细胞间的粘着,调控该过程的机制类似于胚胎发育中上皮细胞层的闭合。完成网柄菌发育的一个必需分子是gpl50异嗜性粘附分子。盘基网柄菌β-连环蛋白同源物Aardvark(Aar)的缺乏使细胞间失去粘着连接,Aar也有信号转导功能,调控了前孢子细胞基因的表达。因此,细胞间的粘着是盘基网柄菌发育的一个重要组成部分,并与调控形态发生过程的信号转导有密切相互作用关系。     

花器官形成的基因调控

主要论述了花发育过程中花器官同源异形基因及其相关基因的调控机理。基因调控是一个复杂的 系统,花同源异形基因既受到上游基因的调控,同时又决定了下游基因的表达。对花发育基因调控的研究,不 仅可以从微观水平了解植物花发育的分子机制,同时对花卉等作物的遗传育种也具有重要的指导意义。     

拟南芥花分生组织决定基因AGL24对花发育的影响

AGAMOUS-LIKE 24(AGL24)基因编码MADS蛋白,在植物花发育的不同时期发挥着重要的作用。综述了AGL24如何通过和其他花分生组织决定基因的相互作用来影响拟南芥花的发育,调节开花时间,这将有助于人们对开花基因调控网络有更进一步的认识,能够在生产上有效的调控开花时间,从而为植物育种提供借鉴。     

MicroRNAs与疾病和发育

作为模式生物实验系统,线虫可用于研究控制动物发育和人类疾病遗传机制。研究发育缺陷的线虫突变体有助于在动物中发现对发育和生理过程有重要调控作用的基因。其中一些基因编码一类小RNA,如microRNA(miRNA),通过作用于特定基因信使RNA来调控其蛋白质表达。一些在线虫发育过程中有功能的miRNA在人体中也存在。它们参与调控与疾病相关的生物学过程,如癌症、糖尿病和神经退行性疾病。通过分析miRNA在临床样品、哺乳动物细胞和模式生物线虫中的表达,从而揭示miRNA调控途径在相关人类疾病中的功能。     

果蝇心脏发育基因调控的研究进展

果蝇心脏的发育是一个受到一系列基因共同调控的复杂过程,这些基因在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中具有惊人的相似性,对于它们功能的研究将有助于揭示人类心脏发育的过程及分子控制机理.通过将果蝇作为一种重要的模式动物,对心脏发育基因调控的研究进展作一综述.     

APETALA3/DEFICIENS和PISTILLATA/GLOBOSA基因与植物花发育

APETALA3(AP3)/DEFICIENS(DEF)和PISTILLATA(PI)/GLOBOSA(GLO)为植物花器官发育B类基因,控制双子叶植物花瓣和雄蕊的发育,它们属于MADS-box基因家族,编码转录因子,这些基因的突变能导致花瓣转变为萼片,雄蕊转变为心皮。近年来已经在多种植物中克隆到了AP3/DEF和PI/GLO基因,AP3/DEF和PI/GLO基因在拟南芥中只在花器官中表达,而在玉米等植物维管束、叶片等组织中也有表达。现对有关AP3/DEF和PI/GLO基因表达及其在植物系统发育学研究方面的进展进行综述。     

利用RNAi技术研究果蝇心脏发育基因的功能

RNAi是近两年发展起来的一种阻抑基因表达的新方法。它通过导入一段与内源基因同源的双链RNA序列（dsRNA）,使内源mRNA降解,从而达到阻抑基因表达的目的。目前已在线虫、果蝇、臭虫、真菌及植物等生物中建立RNAi技术,用于研究某些特定基因或已知基因在特定发育时期的功能。对于难于获得突变体的基因或生物体,RNAi技术尤其有效。虽然果蝇心脏发育基因wingless和tinman在果蝇心脏发育的早期功能已经清楚,它们都与果蝇心脏前体细胞的形成有关,但它们在果蝇心脏发育的后期功能仍有待进一步研究。实验运用RNAi技术,分别将tinman和wingless的dsRNA注入果蝇的早期胚胎,得到了这两个基因的dsRNA干扰表型,与两个基因的突变体表型非常相似,都表现为果蝇心脏前体细胞不能形成或心脏管缺失。尤其是tinman基因的dsRNA,还引起了肠中胚胎层缺失和体壁肌肉组织的紊乱,而wingless基因的dsRNA却只影响心脏的形成,而不影响肠中胚层,说明dsRNA干扰具有非常强的特异性,因而不失为研究果蝇心脏发育基因功能的有效方法。     

POU蛋白调节中枢神经系统发育

POU蛋白是一组DNA特异的转录调节因子,属同源异形序列超家族.发育过程中,POU蛋白编码基因在中枢神经系统各部位的时空性表达决定神经细胞的发育与分化.