烟草脆裂病毒诱导的基因沉默在植物基因功能研究中的应用

烟草脆裂病毒(tobaccorattlevirus,TRV)是一类应用比较广泛而且效率和持久性较好的病毒载体,能够介导基因沉默同时不会带来病毒诱导的症状。改造后的病毒能够促进非病毒序列的插入以及对植物的后续感染,也可以鉴定宿主植物生长点的基因,因此TRV在植物基因功能鉴定中具有广泛的应用。该文介绍TRV沉默载体的构建、诱导基因沉默原理、在植物基因功能研究中的应用以及优缺点。     

TRV病毒诱导大豆基因沉默体系优化及应用

病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术已广泛用于植物基因功能研究,以烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus, TRV）为载体的沉默体系介导大豆基因沉默效率有待明确,采用无缝克隆技术构建TRV-VIGS沉默体系,探索不同接种方法对大豆靶基因在不同组织间的沉默效率,为大豆基因功能研究提供依据。以八氢番茄红素去饱和酶（phytoene desaturase, GmPDS）及泛素连接酶（GmATL3）基因为靶基因,将含有pTRV1和重组载体菌液采用注射、灌根（agroinoculation）、注射与灌根相结合3种方法分别接种大豆中黄13,接种28 d观察沉默表型现象,并使用RT-qPCR技术检测根部与叶部基因相对表达量,明确不同方法沉默效果。注射接种的大豆叶边缘及叶内出现黄化褪绿,灌根接种与注射加灌根接种的叶片表面出现褪绿斑点及褶皱褪绿表型。RT-qPCR结果表明,3种接种方法对沉默GmPDS效果接近100%;注射接种对GmATL3的沉默效率在叶部为80%-95%,根部为40%-60%;灌根与注射加灌根接种,根部沉默效率为7...     

病毒诱导烟草的基因沉默

病毒诱导基因沉默是利用RNA介导病毒防卫机制的一项技术。构建含有目的基因片段的人工改造病毒载体,通过农杆菌侵染导致植物内源目的基因沉默。为建立病毒诱导基因沉默体系,选用烟草脆裂病毒（TRV）和烟草为实验材料。构建了八氢番茄红素去饱和酶基因（PDS）的基因沉默病毒载体,病毒载体侵染结果显示目的基因PDS沉默导致烟草幼苗出现光漂白现象。采用RT-PCR的方法检测目的基因PDS的沉默效果,结果显示PDS基因mRNA被显著降解。该体系的建市有利于将来对植物基因进行高通量功能分析。     

VIGS技术在植物基因功能研究中的应用

文章就病毒载体选择、目标基因插入片段设计、病毒嫁接技术、环境条件控制、沉默植株检测等方面对应用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术研究植物基因功能应遵循的基本原则进行介绍,并讨论了其在应用中存在的一些问题。     

病毒诱导番茄的基因沉默

该实验通过RT-PCR获得了番茄八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase,PDS)基因的部分序列,双酶切PDS片段和烟草脆裂病毒载体(pTV00),构建重组载体pTV00-PDS,经农杆菌GV3101介导侵染番茄叶片并观察植株表型变化.结果显示,被侵染的番茄表现出明显的光漂白现象.半定量RT-PCR检测表明,PDS的mRNA被显著降解.该沉默体系的建立为下一步大规模验证番茄基因功能奠定了基础.     

植物VIGS技术及其在林业科学中的研究进展

随着基因组序列信息的激增,生物科学研究进入大数据时代,但如何对基因组信息进行功能注释成为了一个重要的研究目标.病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术作为一种强大的工具,可以针对缺乏稳定遗传转化体系的林木物种进行基因功能分析,已经被用来研究了多个植物生长发育过程中的关...     

VIGS技术鉴定药用菊花皇菊中的DFR基因功能研究

从药用菊花皇菊中克隆二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, DFR)基因片段,插入病毒诱导载体中来抑制菊花内源性基因的表达,用于其基因功能分析。根据已报道的菊花DFR基因序列(GenBank登录号GU324979)设计引物,克隆部分基因序列,应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行分析。采用病毒诱导基因沉默技术(VIGS),以菊花的扦插苗生长到第3～4片叶期的菊花植株为实验材料,沉默菊花的DFR基因,用半定量和荧光定量PCR检测病毒诱导沉默后DFR基因的表达。克隆得到黄菊DFR基因的最大开放阅读框为1 029 bp,共编码342个氨基酸,等电点是6.03,分子量是41 089.36,与同一科属植物之间同源性达到80%以上,说明DFR蛋白氨基酸序列在同一科属间具有高度保守性。根据DFR基因全长设计构建病毒诱导载体的引物得到453 bp的目的基因,命名为NbDFR。构建病毒载体(TRV)并利用携带目的基因的TRV重组载体病毒感染菊花幼苗,10 d后可以看出菊花出现发育迟缓且叶片皱缩干枯的现象,检测DFR基因发现基因表达下调约20%,但未达到显著性。DFR基因是否被成功沉默还进一步验证。病毒诱导的基因沉默技术可在药用菊花中初步快速鉴定相关基因的功能。     

基于三角梅的病毒诱导基因沉默体系的建立与优化

三角梅是紫茉莉科灌木,具有较高的观赏价值,是研究花色叶色调控的理想材料。建立快速高效的基因验证体系,是三角梅基因功能研究的关键。以三角梅‘金心双色’品种为材料,选用八氢番茄红素脱氢酶基因（PDS）为指示基因,探索不同接种部位和基因片段长度对烟草脆裂病毒（TRV）诱导三角梅叶片内源PDS mRNA沉默效果的影响,建立适用于三角梅的病毒诱导基因沉默体系（VIGS）。结果表明,摩擦注射嫩叶法相比顶端嫩茎沉默效果更明显;基因沉默片段长度在336 bp和457 bp均可诱导PDS基因沉默,后者效果更加明显。初步构建了三角梅VIGS体系,为后续基因功能研究提供了技术参考。     

中国番茄黄化曲叶病毒利用根吸收法诱导基因沉默(VIGS)的初步研究

以含硫黄素酶Su基因的中国番茄黄化曲叶病毒卫星DNA作为载体,通过冻融法将其转化到农杆菌中,利用根部吸收法进行农杆菌侵染,对农杆菌介导的病毒诱导基因沉默体系进行了优化,探讨对病毒诱导基因沉默效率的影响。结果显示以OD600值为1.5的含质粒pBinPLUS-2mβ-Su,pBinPLUS-1.7A的农杆菌菌液1∶1混合进行根部吸收法侵染22-25 d的番茄幼苗,目的基因Su沉默导致番茄幼苗出现光漂白现象,半定量RT-PCR检测目的基因Su mRNA被显著降解,该体系的建立有利于对植物基因进行高通量功能分析。     

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.     

植物中病毒诱导基因沉默的研究进展

研究表明TGS往往与目的基因启动子的甲基化密切相关,RNA沉默则由目的基因的mRNA特异,挫降解引起。植物体中诱导RNA沉默的外部因素有转基因和病毒。与传统的转基因技术相比,病毒诱导的基因沉默（Virus-induced gene silencing VIGS）是一种瞬时表达体系,能在较短的时间里取得良好的效果,目前被广泛地用来研究植物基因的功能。就VIGS的研究进展做一个比较全面的综述。阐述了DNA和RNA病毒诱导植物基因沉默的机理,同时讨论了利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）鉴定植物基因功能的优缺点和将来的发展趋势。     

病毒诱导的基因沉默及其在植物功能基因组研究中的应用

病毒诱导的基因沉默已成为研究植物功能基因组的重要工具. VIGS 体系因其方法简便、周期性短以及避免植物转化等诸多优点, 已在利用正向遗传学和反向遗传学寻找和鉴定基因功能方面发挥了日益重要的作用. 越来越多的植物病毒被改造成为VIGS 载体, 并已在植物发育、生物逆境、非生物逆境、细胞代谢、信号传导等基因功能研究方面得到了应用. 本文围绕VIGS的发展以及在植物功能基因鉴定中的应用及前景提出了展望.     

病毒诱导的基因沉默技术及其在植物中的研究进展

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是近年来发现的一种转录后基因沉默现象,是植物抵抗病毒侵染的一种自然机制。现已被开发为快速鉴定植物基因功能的一种反向遗传学新技术。与传统的植物转基因技术相比,VIGS无需构建转基因植株,而且具有操作简便、获得表型快速等优点,目前已广泛应用于与植物抗病、逆境胁迫、细胞信号转导以及生长发育等相关基因功能的研究。该文就VIGS技术的作用机理、主要操作规程、在植物基因功能研究方面的应用以及存在的问题进行综述。     

植物病毒诱导的基因沉默在基因功能研究中的应用

传统的植物遗传转化方法周期长、工作量大、过程繁琐,不利于基因功能的快速高通量鉴定．近年来随着基因沉默机制研究的深入和不断发展,利用病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)进行植物功能基因组研究作为一种快速、高通量的反向遗传学工具已被广泛应用在烟草、马铃薯、番茄等植物中, 在大规模的植物基因组功能鉴定中展示了广阔的应用前景．综述了 VIGS 的作用机制、植物病毒栽体、转化方法以及在植物基因功能研究等方面的应用及前景．     

烟草坏死病毒A诱导的基因沉默及其条件优化

以烟草坏死病毒A中国分离物(Tobacco necrosis virus A Chinese isolate,TNV-AC)侵染性cDNA克隆为基础,通过基因替换、基因插入策略构建获得多种重组TNV-AC,比较了外源基因片段插入位置、插入形式及接种植物培养温度对TNV-AC诱导的基因沉默的影响.外源基因片段替换CP基因19～828 nt的重组TNV-AC丧失了在本生烟中的系统移动能力,也不能有效诱导相应基因发生明显的沉默,说明替换策略不适合于TNV-AC.向CP基因终止密码子UAG附近插入外源基因片段后,TNV-AC仍可进行复制,但最适的插入位点位于UAG之后,且容纳外源片段的长度约为120 nt.当外源片段以反向重复的形式插入UAG之后,诱导基因沉默的效率较高.接种植物的培养温度也会显著影响基因沉默的效率以及插入片段的稳定性,低温(18℃)条件下诱导NbPDS基因沉默的效率明显高于高温(24℃)条件,且沉默表型可持续110天以上.除了本生烟PDS基因,TNV-AC沉默载体还可诱导本生烟sulfur基因Su和镁离子螯合酶H亚基基因ChlH发生沉默,以上结果说明,TNV-AC具有开发为本生烟基因功能鉴定的新VIGS载体的潜力.     

植物基因功能鉴定新工具--病毒诱导基因沉默技术的研究进展

病毒诱导基因沉默（Virus—induced gene silencing,VIGS）技术是指带一段靶基因序列的VIGS重组病毒侵染植物、引起植物同源基因沉默与表型变异,进而通过表型变异进行基因功能分析的方法,是近年发展起来的从反向遗传学方向快速鉴定植物基因功能的技术,是转录后基因沉默机制的一种表现。①VIGS的分子机制,涉厦基因沉默的起始、维持和信号放大、传播共3个阶段;②VIGS技术、栽体与方法学的发展;③VIGS作为基因功能研究的优越性,如不必进行转基因、操作方法简便、获得结果快速等;④应用VIGS对植物抗病途径、代谢与发育调控中参与基因功能进行研究的概况。同时。展望了VIGS技术作为植物功能基因组学功能分析的高通量技术平台的美好前景。     

甜菜坏死黄脉病毒外壳蛋白基因在甜菜转基因植株中的表达

甜菜坏死黄脉病毒(Beet Necrotic Yellow Vein Virus,BNYVV)是一种由甜菜多粘菌(Polymyxo be tae)传播的多分体植物病毒．基因组由4～5条单链正意RNA构成^[1]。60年代末,由Tamada首次报道^[2],这种病毒可对甜菜造成严重危害,侵染甜菜后产生丛根症状(Rhizomania),并导致甜菜产量和含糖 量的大幅度下降。除欧洲、北美及日本的严重发生以外,我国自70年代以来在东北、内蒙古及西北许多省区也有大量甜菜丛根病的发生报道^[3]。由于尚无有效药剂及措施用于甜菜丛根病或病毒传播介体的防治．在我国也无法采用大面积轮作作为防治手段,所以目前在世界各地及我国上述地区甜菜丛根病的发病面积逐年扩展,对甜菜生产和制糖业造成直接威胁。针对这一情况．本文报道了含有甜菜坏死黄脉病毒外壳蛋白基因的甜菜植株的转化再生工作,以期在甜菜亲本育种中获得新的抗性材料．为抗病毒品种的培育打下基础。     

黑籽南瓜NBS类基因CfRFN2的克隆及VIGS验证

黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia)是云南特有的具有高抗枯萎病遗传性状的瓜类种质资源。为鉴定黑籽南瓜中NBS-LRR类基因的抗病功能,该研究从其叶片中克隆了NBS类基因CfRFN2 (GenBank ID:MK618462),测序全长为4 303 bp,完整的编码框长度为4 092 bp,编码1 363个氨基酸残基,该基因注释为拟南芥抗病蛋白At4g27190类转录体X1的同源基因,含有1个NB-ARC和2个LRR结构域,属于具有信号肽的可溶性蛋白。核苷酸相似性分析显示,CfRFN2与其他瓜类NBS类基因相似性在87%～98%之间;系统进化树分析表明,CfRFN2蛋白和瓜类的其他NBS类抗病蛋白聚为一个分支,其中CfRFN2蛋白与中国南瓜和美洲南瓜的RPS2、印度南瓜的RPS2-like亲缘关系最近,其次是黄瓜的At4g27190和苦瓜的At4g27220,与甜瓜的Atg27190亲缘关系相对较远;组织表达特性分析表明,CfRFN2基因在黑籽南瓜叶片中表达量最高,其次是茎,而在果皮和根中表达量较低。该研究采用烟草脆裂病毒载体系统,构建了黑籽南瓜VIGS沉默载体pTRV2-CfRFN2,含沉默载体的农杆菌侵染黑籽南瓜幼苗后接种枯萎病菌,qRT-PCR检测表明,接种后2 d和4 d的转pTRV2-CfRFN2沉默组植株的CfRFN2基因表达量比接种后同时期的野生型植株显著降低(分别下降34.75%和98.27%),病情指数增加为野生型的1.32倍,初步证明黑籽南瓜CfRFN2基因具有抗枯萎病的功能,推测该基因可能在黑籽南瓜抗枯萎病防御过程中发挥着重要作用。该研究中NBS类基因CfRFN2的克隆和VIGS验证为黑籽南瓜更多优异基因的克隆和功能验证奠定了前期基础,也为发掘黑籽南瓜优异抗病基因和开展瓜类分子育种提供新信息。     

病毒诱导的基因沉默技术用于植物色素代谢机制的研究进展

色彩是评价园艺植物观赏性状的重要指标,而植物色素是影响植物色彩表型的关键因子。植物色素及其代谢产物在植物观赏器官颜色形成、植株生长发育调节及对逆境胁迫的响应等方面发挥着重要的作用,是植物研究领域长期关注的热点问题。病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是利用植物同源依赖性防御机制,特异性降低宿主内源性基因表达的一种重要基因组学工具,能够通过快速诱导植物基因沉默表型的产生,表征基因的功能,为缺乏遗传转化体系的植物的基因功能鉴定提供高效可行的替代方案。本文综述了VIGS技术在植物色素的生物合成、降解和调控机制上的应用现状,并探讨了VIGS技术在探究色素调控机制上的潜力和未来前景,以期进一步完善对不同植物色素的代谢过程和调控机制的理解,为改良植物色彩性状提供参考依据。     

植物病毒载体的研究进展及其应用

综述了利用植物病毒载体过量表达或抑制基因表达方面的研究进展.这些技术的发展为工业制药和功能基因组学的研究提供了有力的研究工具.对病毒载体在应用中的局限性及其前景进行了分析.