高等植物基因组中的反转录转座子

高等植物基因组中的反转录转座子王石平张启发（华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室武汉４３００７０）关键词植物,反转录转座子,遗传多样性,转座ＲＥＴＲＯＴＲＡＮＳＰＯＳＯＮＳＩＮＴＨＥＧＥＮＯＭＥＳＯＦＨＩＧＨＥＲＰＬＡＮＴＳＷＡＮＧＳｈｉＰｉｎ...     

高等植物helitron转座子的研究进展

作为重复序列的一种主要类型,转座子在高等植物基因组中具有相当丰富的DNA含量,在改变基因结构、调节基因表达、影响基因组进化,以及创造新基因的过程中扮演着重要的角色。Helitron转座子是DNA转座子的一种,在转座过程中经常捕获基因或基因片段,以及插入到基因附近或基因内部,因此在改变基因组构成、影响基因组的进化过程以及改变基因型和表型等方面起着重要作用。该文对国内外近年来有关植物基因组中helitron转座子的结构特征、鉴定和分类方法、基因组中的含量和在染色体上的分布,以及转座扩增和基因片段的捕获等方面的研究进展进行了综述,并对helitron转座子研究过程中存在的问题进行了讨论,对今后helitron相关的研究进行了展望。     

piggyBac转座子及其在转基因昆虫中的应用

piggyBac是一种从粉纹夜蛾Trichoplusiani.中分离到的、具有TTAA插入位点特异性的DNA转座子。piggyBac可在昆虫基因组中准确切离,转化频率较高,并且不受宿主因子的限制,是目前转基因昆虫研究中应用最广的转座子载体。近年来的研究发现,piggyBac类转座子广泛分布于昆虫和其他生物基因组中。文章从piggyBac的结构、转座特性、在转基因昆虫中的应用以及piggyBac类转座子的分布等几个方面综述了piggyBac的研究进展。     

转座子Tn917及其应用

利用转座子和整合载体发展了一系列技术,这些技术包括：（l）插入中断染色体基因,确定基因是否有功能;（2）在所感兴趣的基因近侧翼插入筛选标记和报告基因（reIX）rtergene）,使研究基因结构及转录调节方式等变得容易;（3）经改造的基因再导人染色体和通过重组把外源基因导人质粒、噬菌体及宿主菌的基因组,进行菌种改良。近年来,转座子Tngl7及其衍生载体被用于枯草杆菌（ffesilluSSSbrtlis,BS）或其它革兰氏阳性（G”）菌的染色体突变、基因转移等,并已成为改良菌种的一种新途径。ITngl7的发现和性质1979年TotheCh等l’啃先…     

Tc1/Mariner转座子超家族的研究进展

随着高通量测序技术的迅猛发展,越来越多的生物基因组注释结果表明：转座子几乎存在于所有生物的基因组中,是大多数生物基因组的重要组分。其中,Tc1/Mariner转座子是自然界中分布最广泛的一类DNA转座子超家族,在自然界已经发现14个有活性的Tc1/Mariner转座子(如Minos,Mos1等),另外通过分子重构也获得高活性的人工转座子,如睡美人转座子(Sleeping Beauty, SB)。SB和Mos1等转座子作为基因转移载体已被广泛应用于转基因、基因捕获和基因治疗等领域的研究中,并取得了很好的应用效果。本文将重点综述Tc1/Mariner转座子的结构、分类、分布、转座机制、活性转座子的挖掘,及其在转基因、基因捕获和基因治疗等研究领域的应用。     

转座子插入宿主基因在稻属中的分布式样及其适应意义的初探

转座子在各类真核生物基因组中都占有很高的比例,它们对宿主基因组特别是关联的基因在结构、功能和进化上都起着重要的作用。基于生物信息学分析,本研究选择了水稻基因组中2个被转座子插入的宿主基因,通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳分析,获得了转座子在稻属16个代表物种94份材料中的插入式样。结果表明,这2个转座子在稻属中的分布式样与插入时间不同,基因三DG-＆02926349中的转座子在AA-基因组的物种中全部存在,基因LOC-Os02945130中的转座子则插入稻属AA-基因组的部分物种中,与AA-基因组的物种的系统发育关系相吻合。转座子在宿主基因组中不同的分布与保留式样以及插入后已经固定在不同地理来源的群体中,暗示了它们在物种进化过程中对宿主基因可能存在适应性意义。     

植物转座子及其在功能基因组学中的应用

转座子作为插入突变原或分子标签被广泛应用于基因的分离和克隆,且因其 独特的性质已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。本文综述了植物转座子及其作为基因分离和克隆工具的研究进展,并讨论其在植物基因功能研究方面的应用。 Abstract:Transposons have been widely used for gene isolation and gene cloning as insertional mutagens or molecular tagging.Furthermore,due to special characteristics of transposons,transposons techniques will be a powerful tool for new gene discovery and gene functional analysis.This paper reviewed the developments of plant transposons in gene isolating and cloning,as well as its use in studying gene function in plant.     

植物转座子及其在番茄功能基因组的应用

转座子作为插入突变原或分子标签被广泛应用于基因的分离和克隆,已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。该文综述了植物转座子及其在基因分离中的研究进展,并讨论其在番茄功能基因遗传资源、功能基因组分离等研究中的应用。     

植物中的反转录转座子及其应用

反转录转座子是植物中最不稳定的遗传元件之一,它们对基因组的大小、结构、功能和进化都有重要作用。本文综述了近年来对植物反转录转座子类型和结构、在基因组中表达、调控、转座活动、进化等方面的研究进展,讨论了它们在遗传研究中的应用前景。 Abstract:Retrotransposons are one of the most unstable genetic elements in the plant kingdom,they have the potential to dramatically affect gene function and host genome structure.The current status of their types and structure,expression regulation,transposition,and evolution are reviewed.Their potential as genetic tools are also discussed.     

反转录转座子标记及在作物遗传育种中的应用

反转录转座子通过RNA中间体进行反转录而转座,广泛分布于各种植物基因组中,拷贝数多,异质性高,在种内和种间表现出较高的序列差异性和丰富的插入多态性。针对这些特点,开发出了几种基于反转录转座子的分子标记,如SSAP、RIVPI、RAP、REMAP和RBIP等。由于反转录转座子标记能揭示出丰富的多态性,因而在遗传多样性和系谱研究、遗传连锁图谱构建及性状基因定位等方面得到了应用。随着分离技术的不断改进,获取序列信息更加容易,反转录转座子作为分子标记用于作物遗传育种将具有广阔前景。     

植物凝集素的超级家族

凝集素是一类专一、可逆地和糖类结合的蛋白质,迄今已经分离纯化并测定了氨基酸序列的凝集素已有不少,一些凝集素以及它们与配体糖相互结合的复合物的高级结构也已经给出,许多工作已深入到基因水平．就目前已有的知识,说明植物凝集素是一个庞大的蛋白质家族．     

高等植物叶绿体基因组转化的应用

叶绿体基因组转化技术由于其独特的优越性,现已成为植物基因工程的研究热点。本文简单介绍了叶绿体基因组转化技术的原理和方法;并重点综述了该技术在基础研究和实践中的应用。这些应用主要包括利用叶绿体基因组转化技术进行Rubisco的组装,叶绿体基因结构、转录、翻译和RNA编辑等研究;利用叶绿体作为生物反应器生产人生长激素、霍乱毒素抗体、聚羟基丁酸脂和生物弹性蛋白等;获得抗虫、抗病、抗除草剂和耐旱的转基因植物;以及降低转基因植物的外源基因扩散等。     

植物凝集素及其在抗虫植物基因工程中的应用

植物凝集素是一类具有特异糖结合活性的蛋白,具有一个或多个可以与糖或寡聚糖特异可逆结合的非催化结构域。其糖结合活性是针对外源寡糖,参与植物的防御反应。本文综述了有关植物凝集素分子生物学的研究进展,介绍了植物凝集素的分类、糖结合特性、近年来有关植物凝集素蛋白晶体结构的研究,及其与糖结合能力相关的生物学功能。并对植物凝集素在抗虫植物基因工程中的应用现状及发展前景做了阐述。 Abstract:Plant lectins are proteins possessing at least one non-catalytic domain that binds reversibly to specific mono-or oligosaccharides.They distinguish themselves from other plant proteins by the ability of carbohydrate binding.Most plant lectins are directed to bind foreign polysacchride.Plant lectin is believed to take part in the defense responses against invader.In this paper we presented a review on the classification,characters,functions,crystal structure and,functions related to the carbohydrate binding activity.The status and prospect of plant lectins utilization were also discussed.     

序列特异性核酸酶及其在植物基因组定向修饰中的应用

通过对基因组特定区域进行精确定向遗传修饰,一方面可以针对目标序列进行精确突变,获得突变材料,对目标基因功能进行明确鉴定;另一方面可以进行目标序列的精确置换或插入,将外源基因随机导入造成的表达及遗传的不确定性降至最低。传统的基因定向修饰技术仅依赖于细胞自身的同源重组,修饰效率低下,而且还存在位置效应和遗传不稳定等诸多问题。通过引入序列特异性核酸酶（sequence—specificnucleases,SSN）,可以在基因组特定位点造成DNA双链断裂（doublestrandbreak,OSB）,促进依赖于细胞内源“同源重组”及“非同源末端连接”的DNA修复事件的定向发生,实现基因组定向遗传修饰效率的大幅提升。迄今为止,在基因组定向遗传修饰研究及应用领域,已经有多种不同类型的序列特异性核酸酶被有效使用,在多种生物中实现了不同类型的基因组定向遗传修饰。该文首先综述了SSN的结构特征及技术原理,然后对SSN技术在植物基因组定向遗传修饰中的研究进展和应用前景进行了重点介绍。     

Mutator转座子及MULE在植物基因与基因组进化中的作用

Mutator（Mu）转座子是植物中已发现的转座最活跃的转座子,其高的转座频率及趋向于单拷贝功能基因转座的特性,使该转座子成为玉米功能基因克隆的主要方法.Mu转座子的同源类似因子广泛存在于被子植物基因组中,而且同一基因组中往往具有多种变异类型.它不仅具有其他DNA转座子在基因和基因组进化中的普遍作用,而且具有能够承载基因组内功能基因和基因片段的载体功能,这种载体Mu转座子（Pack-MuLEs）能够在基因组内移动众多的基因片段,从而对基因和基因组进化产生作用.Mu转座子的同源序列发生在水稻与狗尾草之间的水平转移提供了高等植物核基因水平转移的首个例证.对Mu转座子的了解促进了我们对动态基因组概念的认识.文章对Mutator转座子的发现、转座特征、基因标签应用等的研究进展进行了综述,对Mu转座子家族的同源序列进行了分类,讨论了该转座子在基因组进化中的作用,分析了应加强研究的问题.     

一种包含转座子Sleeping Beauty和PiggyBac的新型多功能载体的构建

DNA转座子作为一种遗传学工具对脊椎动物的转基因、突变体产生、癌基因发现和基因治疗方面都有巨大的贡献. 目前,哺乳动物中应用最为广泛、活性最高的DNA转座子为重构于鲑鱼的Sleeping Beauty (SB)转座子和来源于甘蓝蠖度尺蛾 (cabbage looper moth Trichoplusia ni)的PiggyBac (PB)转座子. 本研究中,我们成功构建了包含PB和SB两种转座子的杂合转座载体,命名为PBSBD. 在杂合转座载体中融入了基因捕获框及loxp/Frt元件,用以实现转座过程中的基因捕获和条件性敲除. 在HepG2细胞中通过检测报告基因的表达情况及阳性克隆的定位,对构建的杂合转座载体PBSBD进行了活性的初步验证. 结果表明,PBSBD能够有效被2种转座酶识别,并能检测到报告基因的表达. 本研究所构建的杂合转座载体PBSBD结合2种转座酶,可以应用于大规模筛选突变基因和研究基因功能. 并且该杂合转座载体还可以利用SB转座酶的邻近转座特性,结合载体内所包含的loxp/Frt元件用以邻近区域DNA片段的条件性敲除,研究大片段DNA在生物体中的作用.