RNA沉默在分析植物基因功能方面的研究

RNA沉默是真核生物的一种高度保守的和序列特异的RNA降解系统,它不但是基础生物学领域的研究热点,同时在调节基因表达或研究基因功能方面也是非常有前景的。植物中的转录后基因沉默（PTGS）是RNA沉默的一种形式,通过PTGS能对目标RNA进行特异性降解。对双链RNA（dsRNA）在RNA沉默启动中所起中心作用的认知,形成了几种RNA沉默载体的构建方法,这些方法与基因组资源相结合,通过转基因或非转基因的方法能够快速和高效研究植物的基因功能。     

Virus-induced gene silencing for Asteraceae-a reverse genetics approach for functional genomics in Gerbera hybrida

Virus-induced gene silencing (VIGS) is a natural defence mechanism in plants which leads to sequence-specific degradation of viral RNA. For identifying gene functions, Tobacco rattle virus (TRV)-based VIGS has been applied for silencing of endogenous genes in many plant species. Gerbera hybrida (Asteraceae) has emerged as a novel model for studies in flower development and secondary metabolism. For this highly heterozygous species, functional studies have been conducted through reverse genetic methods by producing stable transgenic lines, which, however, is labour-intensive and time-consuming. For the development of TRV-based VIGS system for gerbera, and for the first time for an Asteraceaeous species, we screened several gerbera cultivars and optimized the agroinfiltration methods for efficient silencing. Gene fragments for gerbera phytoene desaturase (GPDS) and Mg-chelatase subunits (GChl-H and GChl-I), expressed from a TRV vector, induced silencing phenotypes in leaves, scapes, and involucral bracts indicating their feasibility as markers for green tissues. In addition, robust silencing symptoms were achieved in gerbera floral tissues by silencing the anthocyanin pathway gene for chalcone synthase (GCHS1) and a gerbera B-type MADS-box gene globosa (GGLO1), confirming the phenotypes previously observed in stable transgenic lines. Unexpectedly, photobleaching induced by GPDS and GChl-H or GChl-I silencing, or by the herbicide norflurazon, resulted in silencing of the polyketide synthase gene G2PS1, which has no apparent connections to carotenoid or chlorophyll biosynthesis. We have shown feasibility of VIGS for functional studies in gerbera, but our results also show that selection of the marker gene for silencing must be critically evaluated.     

Gene silencing：Double－stranded RNA mediated mRNA degradation and gene inactivation

INTRODUCTIONThe genome structure of plants can be alteredby genetic transformation. During the process ofgene transfer, Agrobacterium tumefaCJens integratepart of their genome into the genome of susceptiblespecies. Recently, genetic transfOrmation techniqueshave been used to modify significantly the organi-zation of the genome. Introducing transgenes intop1ants can both modify the number of copies of agiven sequence and affect gene expression. Becausethe expression of a transgene cannot…     

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.     

RNA沉默与植物病毒

植物中RNA沉默（RNAsilencing)亦称为转录后基因沉默（PTGS）或共抑制,是植物抵抗外来核酸（转座子、转基因或病毒）入侵,并保护自身基因组完整性的一种防御机制。RNA沉默是近十年来发现的植物界中普遍存在的现象,已成为植物分子生物学领域的一个新的研究方向。对RNA沉默特点和机制的研究表明,植物病毒与（转基因）植物内发生的RNA沉默有着密切的联系,作者从病毒对RNA沉默的诱导、抑制、防御等方面,简述了RNA沉默与病毒的关系。并对病毒载体所诱导的RNA沉默在植物发育和基因组功能分析等方面的应用价值进行了讨论。     

RNA沉默机制及其抗病毒应用

RNA沉默是发生在植物 (转录后基因沉默或共抑制 )、动物 (RNA干扰 )和真菌 (消除作用 )等真核生物细胞中的一种对外源遗传因子 (转座子、转基因或病毒 )的特异性和高效率的降解机制。随着对植物病毒分子遗传学认识的加深和对寄主防御系统研究的深入 ,发现了许多控制植物病毒病的方法 ,不过迄今为止最为成功的是通过RNA沉默机制获取抗病毒工程植株。在陈述了RNA沉默机制的研究最新进展基础上 ,提出了如何充分利用该机制进行植物抗病毒转基因研究。     

RNA沉默技术及其在植物中的应用

RNA沉默是广泛存在于生物中的一种古老现象, 是生物抵抗异常DNA的一种保护机制, 同时在生物生长发育过程中扮演着基因表达调控的角色。文章对RNA沉默研究中的几个热点问题进行了介绍, 按RNA沉默持续时间的不同对其在植物中应用的方法进行了分析, 并重点论述了RNA沉默在植物功能基因组研究、作物品质改良以及抗病毒植物培育等方面的应用及其发展前景。     

转基因植物转录后基因沉默的特点、机理及应用

自在转基因植物中发现转基因沉默现象以来 ,很多学者对该现象进行了广泛的研究 ,认为其作用机制有三种 :位置依赖性基因沉默、转录水平基因沉默、转录后水平基因沉默。目前主要集中于转录后水平基因沉默的研究 ,通过研究发现它具有广泛性、可传导性及特异性的特点 ,并对其机制提出了一些假说。最近 ,人们还发现转录后水平基因沉默与植物抗病毒能力有联系。本文对转基因植物转录后基因沉默的特点、机理及应用方面的进展作了综述     

转录后基因沉默--植物抵御外来病毒入侵的一种机制

基因沉默是近几年来在转基因植物中发现的一种后生遗传现象。基因沉默大体可以分为两类：位置效应引起的基因沉默和同源依赖的基因沉默。其中,同源依赖的基因沉默又可以分为转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默。基因沉默的发现使得人们对植物和病毒的相互关系有了一个新的认识。基因沉默研究中所发现的转录后基因沉默现象是植物抵御病毒入侵、保持自身基因组完整性的一种防御机制,是植物与病毒共进化的结果。对于沉默产生的机理,尤其是转录后基因沉默,已经提出不少模型,但是都未能较全面地解释基因沉默中出现的各种实验现象。该文现就实验所取得的相关结果、转录后基因沉默机制和植物对病毒防御机制的相互关系,以及其研究进展进行综述。     

RNA沉默在植物生物逆境反应中的作用

RNA沉默是真核生物共有的基因表达调节机制和防御机制。在植物RNA沉默中, 一些小RNAs, 如微小 RNAs和小干扰RNAs, 在植物防御病毒、细菌或食草动物的反应中具有重要作用。为了抑制宿主的RNA沉默系统, 植物病毒或细菌进化出了在RNA沉默不同阶段起作用的病毒沉默抑制子或细菌沉默抑制子, 来克服寄主的RNA沉默反应。文章就植物RNA沉默、病毒沉默抑制子、细菌沉默抑制子及其相关防御反应的一些新进展做一概述。     

MIGS: miRNA-induced gene silencing

Gene silencing is an important tool in the study of gene function. Virus-induced gene silencing (VIGS) and hairpin RNA interference (hpRNAi), both of which rely on small interfering RNAs, together with artificial microRNAs (amiRNA), are amongst the most popular methods for reduction of gene activity in plants. However, all three approaches have limitations. Here, we introduce miRNA-induced gene silencing (MIGS). This method exploits a special 22-nucleotide miRNA of Arabidopsis thaliana, miR173, which can trigger production of another class of small RNAs called trans-acting small interfering RNAs (tasiRNAs). We show that fusion of gene fragments to an upstream miR173 target site is sufficient for effective silencing of the corresponding endogenous gene. MIGS can be reliably used for the knockdown of a single gene or of multiple unrelated genes. In addition, we show that MIGS can be applied to other species by co-expression of miR173.