基因组学方法在植物抗逆性研究中的应用

由于植物抗逆性遗传极其复杂,因而植物抗逆性能（包括抗非生物胁迫如盐碱,干旱,低温等的能力和抗生物协迫如真菌,细菌,病毒和线虫的能力等）的提高受到了极大限制,近年来,基因组学的兴起对我们全面理解植物抗逆性起着革命性作用,结果基因组学将会使我们挖大量全新的抗逆基因,并能揭示各抗逆性基因的详细结构以及抗逆性遗传进化机理,功能基因组学将会阐明植物抗逆中的复杂的调控,网络,揭示涉及抗逆蛋白的多样性,通过比较基因学的研究,可以把从模式植物上获得的抗逆遗传信息推广到基因组较复杂的植物上去,大规模的全新基因的发现及其在抗逆反应中的表达模式的研究和它们在抗逆应中作用的理解将会利用遗传工程进行植物抗逆育种提供广阔的前景。     

生态基因组学研究进展

生态基因组学是一个整合生态学、分子遗传学和进化基因组学的新兴交叉学科。生态基因组学将基因组学的研究手段和方法引入生态学领域,通过将群体基因组学、转录组学、蛋白质组学等手段与方法将个体、种群及群落、生态系统不同层次的生态学相互作用整合起来,确定在生态学响应及相互作用中具有重要意义的关键的基因和遗传途径,阐明这些基因及遗传途径变异的程度及其生态和进化后果的特征,从基因水平探索有机体响应天然环境(包括生物与非生物的环境因子)的遗传学机制。生态基因组学的研究对象可以分为模式生物与非模式生物两大类。拟南芥、酿酒酵母等模式生物在生态基因组学领域发挥了重要作用。随着越来越多基因组学技术的开发与完善,越来越多的非模式生物生态基因组学的研究将为生态学的发展提供重要的理论与实践依据。生态基因组学最核心的方法包括寻找序列变异、研究基因差异表达和分析基因功能等方法。生态基因组学已广泛渗透到生态学的相关领域中,将会在生物对环境的响应、物种间的相互作用、进化生态学、全球变化生态学、入侵生态学、群落生态学等研究领域发挥更大的作用。     

基于高通量测序的群体基因组学——植物病原真菌研究新方向

群体基因组学能够从全基因组水平揭示种群结构与进化、物种形成、适应性机制等。随着高通量技术的不断发展,基因组测序成本不断降低,大规模测序已成为可能。近几年被全基因组测序的真菌数量迅速增加,极大地促进了真菌群体基因组学的发展,加深了人们对植物病原真菌起源、遗传多样性、选择作用、致病性、毒力因子、杀菌剂抗药性、寄主专化型等生物学特性的认识。本文简要介绍了植物病原真菌的全基因测序以及比较基因组学的研究进展,重点综述了基于高通量测序的病原真菌群体基因组学的最新研究动态。群体基因组学将成为植物病原真菌一个新的研究方向。     

植物功能基因组学研究进展

植物功能基因组学是从整体水平研究基因的功能及表达规律的科学。对植物功能基因组学的研究将助于我们对基因功能的理解和对植物性状的定性改造和利用。本文简要介绍了植物功能基因组学的概念、研究方法和最新研究进展。     

高粱基因组学研究进展

高粱是世界上主要的谷物作物之一,是越来越重要的生物燃料作物,是恶性杂草约翰逊草的祖先,同时也是很多具有复杂基因组的热带禾本科植物的植物学模型.因此高粱成为植物基因组学研究的主要对象之一.高粱基因组学研究的丰富历史随着重要的自交系材料BT×623全基因组测序的完成而达到顶峰,这为更好研究高粱基因及其相关功能打下了基础.对甘蔗亚族谷类植物以外的植物的更进一步的基因组特征分析,将有利于发现基因组大小和结构进化的机制,水平和模式,为进一步研究甘蔗和其它重要的经济作物奠定基础.     

基因芯片研究植物逆境基因表达新进展

逆境胁迫影响植物的正常生长, 导致作物减产, 甚至绝收。提高作物的抗逆性一直是作物遗传育种学家追求的目标, 大量研究也正试图揭示这一复杂的生物学机制。传统的从生理生化水平到单一基因的研究都难以揭示植物复杂的抗逆机制, 而基因芯片(Gene chip)的应用使得这一目标成为了可能, 基因芯片从整个转录水平入手, 能够揭示大量基因的表达和调控情况, 同时结合蛋白质组学和代谢组学的研究方法, 将基因定位于代谢途径的某个位置, 寻找逆境胁迫响应的关键基因, 完善植物逆境胁迫响应的分子网络, 为今后利用生物技术手段提高作物抗逆境胁迫能力提供依据。文章主要对近年来基因芯片在植物逆境胁迫基因表达研究中的进展进行了综述。     

水稻基因组测序及基因功能的鉴定

水稻是重要的粮食作物。作为单子叶模式植物,水稻基因组的大规模测序具有巨大的理论价值和现实意义。目前已获得了籼稻“93—11”和粳稻“日本晴”高质量的基因组数据,这为在基因组水平上深入研究其生长、发育、抗病和高产等的遗传机理提供了便利,从而为进一步解决世界粮食危机提供了新的突破口和契机。随着水稻基因组计划的顺利结束,其研究重心也已由建立高分辨率的遗传、物理和转录图谱为主的结构基因组学转向基因功能的研究。结构基因组学研究获得的大量序列数据为揭示和开发功能基因开辟了广阔的前景。目前,利用图位克隆和电子克隆等方法已成功分离了多个水稻抗病、抗虫、抗逆境、抗倒伏、高产、优质等重要农艺性状相关的基因,对培育水稻新品种,促进农业的可持续发展意义重大。据估计,水稻至少拥有3．7万个非转座因子相关的蛋白编码基因。因此,完成全基因组序列测定后,重要基因功能的鉴定已成为当前基因组学研究的主要目标。反向遗传学、大规模基因功能表达谱分析和蛋白质组研究等策略已在研究水稻重要基因的功能方面发挥了重要作用。文章综述了水稻基因组测序及基因功能研究的现状,并就新基因发掘和基因功能注释的方法作了评述,期待为水稻遗传工程和育种实践提供参考。     

短柄草与麦类作物的比较基因组学研究进展

麦类作物是人类主要的食物来源,其遗传改良对于保障世界粮食生产具有重要作用。获得麦类作物的基因组和功能基因组信息是作物遗传育种学家解析种质资源高产及抗逆机理,并准确选择目标性状、实现分子设计育种目标的有效途径。目前,二穗短柄草（Brachypodium distachyum）是早熟禾亚科中唯一完成全基因组测序的植物。以二穗短柄草为模式植物,利用比较基因组学方法获得早熟禾亚科中基因组庞大而复杂的麦类作物的相关信息,必将加速麦类作物的遗传改良进程。本文重点介绍近十年来短柄草在麦类作物比较基因组学方面的研究进展。     

水稻抗非生物逆境功能基因的发掘

水稻遭受的非生物逆境包括干旱、淹涝、盐害、低温、高温等。非生物逆境抗性有着复杂的遗传和分子基础,解析水稻非生物逆境抗性的机制将有助于抗逆新品种的培育。抗逆性受到很多小效应遗传位点的控制,成百上千个与形态和生理响应以及发育相关的基因和抗逆性相关。尽管在水稻中已鉴定了很多抗逆相关基因,但直接利用抗逆基因进行水稻抗逆遗传改良的成功例子还非常少。最近的抗逆基因功能研究发现,很多基因在形态和生理水平响应或调控不同的逆境,这为理解水稻复杂的抗逆机制提供了新的线索。现简要概述了近年来水稻主要非生物逆境抗性相关基因分离和功能鉴定方面的研究进展。     

基因组学与昆虫抗药性研究

主要综述近年来基因组学技术在昆虫抗药性研究中的应用以及取得的新成果、新进展。基因组学是对生物体整个基因组结构、功能及其进化的研究。遗传连锁作图、定位克隆、数量特性位点作图、微阵列分析及转录沉默等 ,是近年来常用的基因组学研究技术。研究表明 ,应用基因组技术不仅能揭示新的昆虫抗药性机制 ,发现并定位、克隆新的抗药性基因 ,还有助于发现新型的杀虫剂作用靶标 ,改进昆虫抗药性的检 (监 )测技术以及加深人们对昆虫抗药性进化的认识等。     

激光对花生诱变效果的研究

Ｈｅ－ＮｅＹＡＧ和ＣＯ２激光对花生Ｌ１代幼苗期有刺激生长的作用,ＣＯ２激光对花生Ｌ１代的株高有较明显的抑制作用,ＣＯ２,Ｈｅ－Ｎｅ和ＹＡＧ激光对花生Ｌ１代植株的总果数,饱果数有一定的增多作用,且前者最明显,但Ｎ２激光对花生Ｌ１代植株的总果数,饱果数均有明显的减少作用;Ｈｅ－ＮｅＹＡＧ,Ｎ２和ＣＯ２激光均能诱发药生根尖细胞染色体畸变,且畸变率随辐照剂量的增大而上升,以上四种激光所诱发发生的变异性状是     

Failure of CD4 T-cells to respond to liver-derived antigen and to provide help to CD8 T-cells

CD4 T-cell help is required for the induction of efficient CD8 T-cells responses and the generation of memory cells. Lack of CD4 T-cell help may contribute to an exhausted CD8 phenotype and viral persistence. Little is known about priming of CD4 T-cells by liver-derived antigen. We used TF-OVA mice expressing ovalbumin in hepatocytes to investigate CD4 T-cell priming by liver-derived antigen and the impact of CD4 T-cell help on CD8 T-cell function. Naïve and effector CD4 T-cells specific for ovalbumin were transferred into TF-OVA mice alone or together with naïve ovalbumin-specific CD8 T-cells. T-cell activation and function were analyzed. CD4 T-cells ignored antigen presented by liver antigen-presenting cells (APCs) in vitro and in vivo but were primed in the liver-draining lymph node and the spleen. No priming occurred in the absence of bone-marrow derived APCs capable of presenting ovalbumin in vivo. CD4 T-cells primed in TF-OVA mice displayed defective Th1-effector function and caused no liver damage. CD4 T-cells were not required for the induction of hepatitis by CD8 T-cells. Th1-effector but not naïve CD4 T-cells augmented the severity of liver injury caused by CD8 T-cells. Our data demonstrate that CD4 T-cells fail to respond to liver-derived antigen presented by liver APCs and develop defective effector function after priming in lymph nodes and spleen. The lack of CD4 T-cell help may be responsible for insufficient CD8 T-cell function against hepatic antigens.     

Ability of human T lymphocytes to adhere to vascular endothelial cells and to augment endothelial permeability to macromolecules is linked to their state of post-thymic maturation

The accumulation of mononuclear cells at sites of chronic inflammation is dependent on a number of factors including localized adherence of lymphocytes to vascular endothelial cells (EC), cytokine-mediated increased adhesiveness of endothelium, chemotactic factors and endothelial permeability. The present study investigates two of the above attributes of lymphocyte-EC interaction: namely, the ability of maturationally distinct subpopulations of human T lymphocytes to adhere to vascular EC and to increase vascular endothelial permeability to macromolecules in an in vitro model. Thus, human T lymphocytes were separated into CD4+ CD8-helper/inducer, CD4- CD8+ cytotoxic/suppressor, CD29+ CD45RA- CD45RO+ memory, and CD29- CD45RA+ CD45RO- naive/virgin T subpopulations, were activated with PHA and PMA, and then examined for their adherence to EC and also for their effect on endothelial permeability. Upon activation, cells within each of the above four subpopulations exhibited increased adherence to EC. In contrast, resting CD29+ CD45RA- CD45RO+ memory T lymphocytes exhibited two to three times greater ability to adhere to EC than their CD29- CD45RA+ CD45RO- naive/virgin counterparts. Consistent with their increased adherence to EC, CD29+ CD45RO+ memory T lymphocytes, when activated, significantly increased endothelial permeability to albumin. Although activated CD45RA+ naive T lymphocytes exhibited increased adherence to EC, these cells failed to increase significantly endothelial permeability. Similar to their polyclonal counterparts, Ag-specific CD4+ CD29+ CD45RO+ T cell clones, but not their actively released mediators, also increased endothelial permeability via a noncytolytic mechanism(s). This ability of CD29+ CD45RO+ memory T lymphocytes to augment endothelial permeability may facilitate their transendothelial migration into extravascular space. These observations may provide additional insights into molecular mechanism(s) underlying pathophysiology of localized chronic inflammatory responses in general and more specifically selective accumulation of CD29+/CD45RO+ memory T lymphocytes at sites of chronic inflammation such as rheumatoid synovium.     

Multi-level regulation of cellular glycosylation: from genes to transcript to enzyme to structure

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Working together to respond to the challenges of EU policy to replace animal testing

This paper presents a personal perspective on efforts during the past 15 years to replace animal testing for assessing the safety of chemicals and products. It is based on an invited lecture--the FRAME Annual Lecture--given in October 2005, with the theme of "making progress by working together" (government-industry-academia-NGOs). Where we have achieved some successes, these have clearly been due to effective cooperation and collaboration between the relevant stakeholders. In recent times, there has not been this same level of active commitment and coordination. This needs to change, since, if we are to make good progress in the years to come in responding to the new challenges of the EU policy to replace animal testing, this will undoubtedly require us to work together, hopefully facilitated by effective leadership and coordination from the EU policy-makers themselves.