中国水稻功能基因组研究进展

在过去的10年中,我国在水稻功能基因组研究方面取得了显著成绩,建立发展了水稻功能基因组研究技术平台,主要包括水稻大型T—DNA插入突变体库、基因全长cDNA文库、基因表达谱芯片以及相应的生物信息学分析平台等;分离鉴定了大批与产量、品质、抗病、抗逆、营养高效利用相关的具有重要应用前景的重要农艺性状基因．并适时提出了RICE2020的研究计划,旨在积极推动水稻功能基因的深入研究和建立国际合作．     

中国人类基因组研究走向"主战场"

新华网报道 :从基因测序到疾病相关基因 ,从基因工程药物到基因治疗…… ,随着经济实力的不断增长和科研水平的逐渐提高 ,近年来 ,在测序领域跻身国际一流的中国人类基因组研究正逐渐走向经济建设主战场 ,积极推动基因工程产业化。著名生物学家、国家“86 3”计划生物领域专家委员会委员强伯勤院士说 ,我国近年基因组研究引人瞩目 ,继与国际同步完成人类基因组“工作框架图”后 ,我国日前绘制出了完成图 ;参加国际合作的水稻基因组的测序工作进展顺利 ,痢疾杆菌、钩端螺旋体、嗜热菌等微生物基因组研究取得突破 ,形成了包括国家人类基因组南…     

人类基因组研究进展及其产业化前景

人类基因组研究关系到人类生存与健康的各个方面 ,成为医药生物技术产业创新的重要源头 ,将产生巨大的社会效益和经济效益。 2 0世纪末启动的人类基因组计划被公认为是生命科学发展史上的里程碑 ,随着人类基因组、水稻基因组、拟南芥基因组及其它重要微生物等 5 0多种生物基因组全序列测定工作的完成 ,目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了变化 ,功能基因组研究成为竞争的焦点。我国在人类基因组研究方面已取得令人瞩目的成绩 ,如在世界上首次克隆了人神经性高频耳聋、遗传性乳光牙等一批疾病基因 ,收集、保存了一批宝贵的遗传资源 ,建立了国家级的、在国际上具有初步竞争实力的人类基因组研究基地等。综述了近年来人类基因组研究、开发现状及我国在该领域所具备的一些工作基础 ,并对加速我国人类基因组研究提出了一些建议。     

应用计算机识别蛋白质功能

1.研究背景20世纪90年代以来,基因组研究取得了巨大成功。到目前为止,人们已完成20多种生物的基因组全序列分析,在近2年内,还将有不少于50种生物的基因组全序列测定完成。现在,蛋白质组的研究也已全面展开,已建立免疫共沉淀、ＤＮＡ芯片杂交、酵母双杂交、噬菌体展示等多种蛋白质功能检测技术,并鉴定出许多蛋白质的功能,如30%酵母蛋白质的功能已用这些方法鉴别。但这些方法所需成本较高、周期较长、获得的结果也不全面,影响着进一步的研究[1]。近年来,随着互联网的快速发展,生物信息学展现了勃勃生机。其重要研究领域之一就是蛋白质功能识别…     

我国蛋白质生物化学与基因组的研究近况

自20世纪90年代早期迄今,随着生命科学的飞速进展,我国在蛋白质生物化学与基因组研究领域取得了一些令人注目的成果,其中少数具有突破性意义。在蛋白质生物化学研究方面,蛋白质组技术获得重大改进,多反应监测(multiple monitoring-base multiplexed absolute quantitation,MRM)质谱可同时对几百个蛋白质进行靶标式分析,极大地促进了疾病标志物的鉴定。质谱法已成为群体蛋白质组学(population proteomics)研究靶向鉴定的优选途径。在世界上首次阐明了人源γ-分泌酶复合物(γ-secretase complex,γ-SSC)和人源葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1,GLUT 1)的三维结构。虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ(Huwentoxin-Ⅰ,HWTX-Ⅰ)结构-功能的系统研究,华南三地区人血型糖蛋白变种的筛查和鉴定,皆显现了重要进展。对某些蛋白质与朊病毒病、阿尔茨海默病、冠心病、肝病和衰老等的密切关系,开拓了新的探索;在基因组研究方面,如期完成我国承担的1%"人类基因组计划",开展了我国一些生物种属的基因组分析,包括栽培最广泛的亚种Indica稻米、棉花、海南袖珍猪和山西白猪、中国旱獭3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)的部分互补脱氧核糖核酸(complementary deoxyribonucleic acid,c DNA)等。用4种小分子化学物质,从小鼠皮肤细胞成功创建诱导型多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSC),操作简化,安全性强,颇有创新。此外,对阐明某些基因与心脑血管病、高血压、全身性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、肺腺癌、人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)感染以及某些类型白血病等的关联,也进行了有益的探讨。     

基于Web的水稻芯片数据注释和分析平台

国际水稻基因组测序计划(IEGSP)顺利完成, 水稻基因的研究也进入了后基因组研究阶段. 水稻基因芯片数据注释分析是一项重要的功能基因组学研究内容, 它为理解水稻基因的生物学意义提供了帮助. 本研究开发了一个基于Web的水稻基因芯片数据注释和分析平台(RiceChip), 它比同类的注释数据库更加全面快捷. 本平台共由5个功能模块组成: BioChip模块为水稻基因表达数据提供快速检索和高级检索, 可依次按照Probe Set ID, Locus ID, Analysis Name等字段进行检索; BioAnno模块整合多个生物学数据库, 为水稻基因提供基因功能、蛋白质结构、生物代谢途径以及转录调控等方面的注释信息; BioSeq模块则收集水稻基因组的序列信息, 支持对水稻基因与芯片探针的序列查询; BioView模块是系统图形可视化的核心模块, 提供友好的访问界面与结果输出, 方便研究人员使用; BioAnaly模块结合R/Bioconductor统计分析工具提供高通量芯片数据的在线分析. 本系统从不同的方面依次提供了数据检索、基因注释、序列分析、数据可视化和数据分析等功能, 其数据收集的全面性与功能分析的强大性在同类水稻基因芯片数据注释和分析平台中都较突出.     

功能基因组与绿色超级稻培育的研究进展

水稻是主要的粮食作物,也是功能基因组研究的模式植物之一。水稻功能基因组研究取得的成果为绿色超级稻的培育奠定坚实的基础。特别是分离克隆的一大批控制水稻高产、优质、抗病虫、抗逆和营养高效等重要农艺性状的基因以及建立的全基因组选择技术等,为绿色超级稻培育提供了基因资源和技术平台。简要介绍了水稻功能基因组研究和绿色超级稻培育的近期进展。     

水稻株型功能基因及其在育种上的应用

株型是与水稻产量密切相关的重要农艺性状,开展水稻株型功能基因组研究具有重要的现实意义。随着水稻全基因组测序工作的完成,在水稻株型形成的分子机理研究方面取得了一系列重大研究进展。现简要回顾株型的研究历史,分别从株高、叶型、分蘖数目、分蘖角度和穗型方面简要概述在水稻株型形成的分子机理方面取得的研究成果,并简要介绍水稻株型功能基因在育种上的应用情况。     

水稻抗虫功能基因组研究进展

水稻是重要的粮食作物,也是功能基因组研究的模式植物,而虫害是影响水稻产量的主要因素之一。现从水稻抗虫种质资源、水稻抗虫基因的定位与克隆、水稻抗虫的分子和生理机制,以及抗虫水稻的培育等方面,介绍水稻抗虫功能基因组研究的进展和重要研究成果。期望水稻与昆虫相互作用的功能基因组研究能促进水稻抗虫新品种的培育,为持续控制水稻害虫提供更有效的手段。     

致病基因的定位候选克隆

基因组研究的迅猛发展,使我们有必要重新审视致病基因克隆的各种策略与技术,以及人类基因组研究在致病基因克隆中的作用。定位候选克隆基因策略强调充分利用已知的细胞遗传学、医学遗传学、分子遗传学、分子生物学和生物化学知识,特别是人类基因组研究的最新成果,综合功能克隆、定位克隆与传统候选基因研究的策略,分离鉴定致病基因。今天的定位克隆已几乎不再需要染色体步移,甚至有可能避开cDNA筛选。     

根癌农杆菌介导的转新城疫病毒融合蛋白基因水稻植株的获得

利用转基因植物作为生物反应器可以表达重组蛋白、生产外源蛋白质,也可以成为动物疫苗的廉价生产系统。以编码新城疫病毒融合蛋白(NDV-F)的基因为外源基因,以玉米泛素蛋白(Ubi)启动子为启动子,以潮霉素磷酸转移酶(HPT)基因作为选择标记基因,β-半乳糖苷酸酶(GUS)基因作为报告基因构建了适宜于农杆菌介导转化水稻的表达质粒pUNDV,并通过农杆菌介导转化水稻,获得了多株转基因植株。通过PCR分析和GUS活性检测,证实含有NDV-F基因的T-DNA已整合到水稻核基因组中,为研制廉价安全的转基因水稻新城疫基因工程疫苗奠定了基础。     

猪心脏脂肪酸结合蛋白基因PCR-RFLP分子标记研究

利用PCR-RFLP分子标记技术,检测了杜洛克、长白、大白、内江、荣昌、汉江黑、汉白、八眉和野猪共计265头猪心脏脂肪酸结合蛋白基因5'上游区和第二内含子区的遗传变异。结果表明,在HinfI-RFLP位点上,上述猪种和野猪均存在多态性,等位基因H的频率分别为0.7500,0.7188,0.9167,0.3333,0.1250,0.6909,0.1167,0.8500和0.9375;除汉江黑猪(P<0.05)和野猪(P<0.01)外,其余的猪种基因频率和基因型频率都处于Hardy-Weinderg平衡状态(P>0.05);大白、八眉、汉江黑、汉白和野猪表现为低度多态(PIC<0.25),杜洛克、长白、内江和荣昌猪为中度多态性(0.25相似文献   

NRRB在水稻应答高盐和干旱胁迫中的功能解析

为研究NRRB在水稻抗逆反应中的作用,通过重叠延伸PCR扩增NRRB基因编码区,构建超量表达载体,并转化水稻愈伤组织获得超量表达转基因水稻植株。鉴定结果表明,该基因已被整合到水稻基因组中,并实现超量表达;同时构建了抑制表达载体,获得转基因株系,PCR检测结果证实NRRB基因在转基因水稻中受到明显抑制。对T1代转基因植株进行抗旱性、耐盐性分析,结果显示,超量表达NRRB基因增强了转基因水稻对干旱的抗性,抑制表达NRRB基因的转基因水稻对干旱的敏感性增强,表明NRRB正调控水稻对干旱的抗性;耐盐性分析表明,NRRB基因的抑制表达降低了植株对盐的敏感性。     

Pollen-derived rice calli that have large deletions in plastid DNA do not require protein synthesis in plastids for growth

Summary Albino rice plants derived from pollen contain plastid genomes that have suffered large-scale deletions. From the roots of albino plants, we obtained several calli containing homogeneous plastid DNA differing in the size and position of the deletion. Southern blotting and pulsed field gel electrophoresis experiments revealed that the DNAs were linear molecules having a hairpin structure at both termini, existing as monomers (19 kb) or dimers, trimers and tetramers linked to form head-to-head and tail-to-tail multimers. This characteristic form is similar to that of the vaccinia virus, in which the replication origin is thought to lie at or near the hairpin termini. Furthermore, polymerase chain reaction experiments revealed complete loss of the ribosomal RNA genes of the plastid DNA. The results suggest that plant cells can grow without translation occurring in plastids. All of the deleted plastid DNAs commonly retained the region containing the tRNA^Glu gene (trnE), which is essential for biosynthesis of porphyrin. As porphyrin is the precursor of heme for mitochondria and other organelles, it is considered thattrnE on the remnant plastid genome may be transcribed by an RNA polymerase encoded on nuclear DNA.     

Chimeric RNA/DNA oligonucleotide-directed gene targeting in rice

Site-specific mutagenesis in a rice genome was obtained by introducing chimeric RNA/DNA oligonucleotides (COs) by means of particle bombardment. Three COs were designed to target the independent codons for Pro-171, Trp-548 and Ser-627 of the endogenous rice acetolactate synthase (ALS) gene so it would confer resistance to ALS-inhibiting herbicides. Sequencing of the ALS gene of herbicide-resistant plants demonstrated that the ALS sequence was modified in a site-specific fashion. The efficiency of gene conversion mediated by COs was estimated to be 1×10^-4. These results demonstrate that CO-directed gene targeting is feasible in rice.Abbreviations ALS Acetolactate synthase - BS Bispyribac-sodium - Cf Chlorsulfuron - CO Chimeric RNA/DNA oligonucleotide Communicated by H. Uchimiya     

病毒诱导的基因沉默及其在植物基因功能研究中的应用

RNA介导的基因沉默是近年来在生物体中发现的一种基于核酸水平高度保守的特异性降解机制.病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）是指携带植物功能基因cDNA的病毒在侵染植物体后,可诱导植物发生基因沉默而出现表型突变,进而可以研究该目的基因功能.至今,已经建立了以RNA病毒、DNA病毒、卫星病毒和DNA卫星分子为载体的VIGS体系,这些病毒载体能在多种寄主植物（包括拟南芥、番茄和大麦）上有效抑制功能基因的表达.VIGS已开始应用于N基因和Pto基因介导的抗性信号途径中关键基因的功能研究、抗病毒相关的寄主因子研究以及植物代谢和发育调控研究.在当前植物基因组或EST序列大量测定的情况下,VIGS为植物基因功能鉴定提供了有效的技术平台.     

Plant mitochondrial rps2 genes code for proteins with a C-terminal extension that is processed

A gene (rps2) coding for ribosomal protein S2 (RPS2) is present in the mitochondrial (mt) genome of several monocot plants, but absent from the mtDNA of dicots. Confirming that in dicot plants the corresponding gene has been transferred to the nucleus, a corresponding Arabidopsis thaliana nuclear gene was identified that codes for mitochondrial RPS2. As several yeast and mammalian genes coding for mt ribosomal proteins, the Arabidopsis RPS2 apparently has no N-terminal targeting sequence. In the maize mt genome, two rps2 genes were identified and both are transcribed, although at different levels. As in wheat and rice, the maize genes code for proteins with long C-terminal extensions, as compared to their bacterial counterparts. These extensions are not conserved in sequence. Using specific antibodies against one of the maize proteins we found that a large protein precursor is indeed synthesized, but it is apparently processed to give the mature RPS2 protein which is associated with the mitochondrial ribosome.     

转新城疫病毒融合蛋白基因水稻植株的获得

以编码新城疫病毒融合蛋白(NDV—F)基因为外源基因,与玉米泛素蛋白(Ubi)启动子和农杆菌胭脂碱合成酶基因(NOS)终止子构建成嵌合基因,构建了适宜于农杆菌介导转化水稻的表达质粒pUNDV;并以潮霉素磷酸转移酶(HPT)基因作选择标记基因、β-半乳糖苷酸酶(GUS)基因作报告基因,借助于农杆菌介导转化水稻,获得了多株转基因植株。PCR分析和GUS活性检测结果证实含有NDV—F基冈的T—DNA已整合到水稻基因组中,为研制廉价的转基因水稻新城疫基因工程疫苗奠定了基础。     

Small RNA in rice genome

Rice has many characteristics of a model plant. The recent completion of the draft of the rice genome represents an important advance in our knowledge of plant biology and also has an important contribution to the understanding of general genomic evolution. Besides the rice genome finishing map, the next urgent step for rice researchers is to annotate the genes and noncoding functional sequences. The recent work shows that noncoding RNAs (ncRNAs) play significant roles in biological systems. We have explored all the known small RNAs (a kind of ncRNA) within rice genome and other six species sequences, including Arabidopsis, maize, yeast, worm, mouse and pig. As a result we find 160 out of 552 small RNAs (sRNAs) in database have homologs in 108 rice scaffolds, and almost all of them (99.41%) locate in intron regions of rice by gene predication. 19 sRNAs only appear in rice. More importantly, we find two special LJ14 sRNAs: one is located in a set of sRNA ZMU14SNR9(s) which only appears in three plants, 86% sequences of them can be compared as the same sequence in rice, Arabidopsis and maize; the other conserved sRNA XLHS7CU14 has a segment which appears in almost all these species from plants to animals. All these results indicate that sRNA do not have evident borderline between plants and animals.     

Transfer of a grapevine stilbene synthase gene to rice (Oryza sativa L.)

A gene derived from grapevine (Vitis vinifera) coding for stilbene synthase has been transferred into protoplasts of the commercially important japonica rice cultivar Nipponbare using PEG-mediated direct gene transfer. Transgenic plants were regenerated from calli selected on kanamycin. Southern blot analysis of genomic DNA isolated from regenerants and progeny plants demonstrated that the stilbene synthase gene is stably integrated in the genome of transgenic rice plants and inherited in the offspring. The transient formation of stilbene-synthase-specific mRNA shortly after inoculation with the fungus of the rice blast Pyricularia oryzae has demonstrated that the grapevine stilbene synthase promoter is also active in monocotyledonous plants. Preliminary results indicate an enhanced resistance of transgenic rice to P. oryzae. Received: 1 July 1996 / Revision received: 5 November 1996 / Accepted: 30 November 1996