特异性启动子在植物基因工程中的应用

选择特异性启动子构建植物表达载体,是实现基因表达三维调控的重要策略,并已应用于植物品质改良基因工程、抗性基因工程及植物生物反应器等领域。文章综述了特异性启动子的结构、类型、研究方法及在植物基因工程研究中的应用进展和发展前景。     

植物MLO蛋白研究进展

Mildew resistance locus O(MLO)蛋白是植物特有的一类蛋白家族,其中的部分成员是白粉病菌成功侵染寄主植物的必要因子。一个或多个MLO基因的功能缺失突变可赋予植物对白粉病菌广谱且持久的抗性,mlo介导的白粉病抗性在抗病育种中发挥了重要作用。植物中的MLO蛋白可以分为7个亚家族,除了参与植物与白粉病菌的互作外,不同亚家族的MLO蛋白还有很多其他功能。本文对MLO蛋白的特征、分类、功能进行了归纳,介绍了植物与白粉病抗性相关的mlo突变体特征及抗病机制,并对MLO基因的功能、作用机理研究及其在植物抗病育种中利用应注意的问题进行了讨论。     

植物基因工程的应用与研究进展及潜在风险性分析

简要综述近年来植物基因工程在改善植物性状,提高植物抗性等遗传育种方面的应用与研究进展。重点介绍了植物基因工程的应用,如改良农产品品质,提高农作物抗病虫毒、抗除草剂、抗自然灾害的能力,开发疫苗等。分析了植物基因工程在农作物育种方面的应用前景及其潜在的风险性。     

基因工程与植物的遗传改良

概述了植物基因工程的发展历史及其在植物遗传改良中与常规改良技术相比具有的明显优势,介绍了经基因工程技术改良的转基因植物研究与应用状况,分析了植物基因工程在植物遗传改良中的潜在风险．阐述了利用植物基因工程进行遗传改良与常规遗传改良的关系,并对今后基因工程在植物遗传改良中的应用前景进行了展望。     

植物细胞壁伸展蛋白的功能与利用

伸展蛋白是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,是植物细胞壁中重要的结构蛋白。伸展蛋白家族基因广泛存在于多种植物中,参与植物细胞壁网络结构形成与修饰、植物细胞伸长、根生长发育等过程,并且影响植物机械强度、倒伏抗性和各种逆境胁迫反应。本文拟从蛋白结构、进化关系、生物学功能等方面介绍植物伸展蛋白近期研究进展,并初步提出了此类基因在农作物和能源植物遗传改良中的利用。     

逆境相关植物锌指蛋白的研究进展

锌是植物必需的营养元素,锌指蛋白因其具有指状结构特征且能结合Zn2 而得名,植物锌指蛋白包含特有的QALGGH保守结构,可能涉及调控植物特有的生物学功能。人们已经从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、矮牵牛(Petunia hybrida Vilm)、水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)等植物中克隆了许多编码锌指蛋白的基因,并对其结构及功能进行了研究。利用转基因技术,将一些与逆境胁迫相关的锌指蛋白基因在目标植物中过量表达后,能对植物起到增强抗逆性的作用,说明锌指蛋白在增强植物逆境抗性方面有着广阔的应用前景。     

植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略

植物对逆境胁迫抗性的功能基因组研究主要是寻找胁迫抗性位点在相关物种基因组中的保守位置,发现胁迫反应中的高度保守序列,确定植物胁迫反应的调控机理,进而得到植物对逆境胁迫抗性的关键代谢途径和其中的关键调控因子,为进一步选择用于改良植物对逆境胁迫抗性的关键基因奠定基础。本文从主要模式植物(苔藓类植物、复苏植物、盐土植物和甜土植物)、主要技术策略(基因的差异表达分析、基因表达序列标签、cDNA芯片技术。基因表达序列分析和基因敲除和突变体筛选分析)和生物信息学方法(数据分析的生物信息学方法设计到序列比较、比较基因组学、电子克隆)等三个方面对国内外植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略作了全面综述。     

土壤生态系统中抗生素抗性基因与星球健康:进展与展望

土壤-植物系统是抗生素抗性基因(简称抗性基因)从环境向人类传播扩散的一个重要途径,是环境抗性基因人群暴露的主要来源.通过对土壤-植物系统中抗性基因的研究,可以明确抗性基因在土壤生物中的分布及其传递,分析抗性基因食物链传递的风险及其规律,从而为控制抗性基因污染提供理论依据,保障人类健康.同时,其对于维护星球健康也具有重要的价值.本文总结了土壤(包括土壤动物肠道)和植物微生物组中抗性组的重要研究进展,强调了抗性基因流在土壤-植物系统中的流动给土壤生态系统带来的环境风险,最后提出了通过管理土壤-植物系统中的抗性基因流以保障星球健康的方案,并对未来研究进行了展望.     

转基因植物中标记基因的安全性新策略

转基因植物中的除草剂和抗生素抗性标记基因潜在的生态环境和食用安全性令人担忧。解决转基因植物中抗性标记基因安全性问题有两种途径：一是转化时仍使用抗性标记基因,转基因植物再生成功后,在释放大田前将标记基因剔除;二是发展安全性标记基因用于植物遗传转化。本文综述了三种标记基因剔除系统和几种安全性标记基因在植物转化中的应用进展。     

植物表达抗体的研究与发展

利用植物表达抗体是近年来兴起的植物基因工程的一个新领域.它将编码抗体或抗体片段的基因导入植物,从而在植物中产生全长抗体或抗体片段.利用植物表达抗体最诱人的潜在用途是可以大规模廉价生产治疗和诊断用抗体.此外,植物抗体还能够通过调控植物代谢改良植物性状并赋予植物对病虫害的抗性.目前植物抗体的商品化还存在一些问题.     

转基因植物中RNA介导病毒抗性

1986年以来,利用病毒外壳蛋白及其它基因转化植物,获得具抗病毒能力的植株,已有大量成功的报道。以前,一直认为是病原体来源的基因引发抗性,但在实验过程中,发现转基因植物中转化基因的表达水平与病毒抗性程度之间没有直接联系,因此有人提出转基因植物抗性获得与病毒RNA特异性降解有关的机制。本文对RNA介导抗性机制进行讨论。     

转基因植物中RNA介导病毒抗性

１９８６年以来,利用病毒外壳蛋白及其它基因转化植物,获得具抗病毒能力的植株,已有大量成功的报道。以前,一直认为是病原体来源的基因引发抗性,但在实验过程中,发现转基因植物中转化基因的表达水平与病毒抗性程度之间没有直接联系,因此有人提出转基因植物抗性获得与病毒ＲＮＡ特异性降解有关的机制。本文对ＲＮＡ介导抗性机制进行讨论     

DREB转录因子在植物非生物胁迫中的作用及应用研究

转录因子也称反式作用因子,是能够与真核生物基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白。DREB转录因子作为植物特有的转录因子,通过与DRE调控元件特异结合,能促进许多与低温、高盐和干旱相关基因的表达。本文综述了近年DREB转录因子的研究进展,并对其结构和生物学功能、表达调控和信号传递途径以及DREB基因在改良植物抗逆胁迫中的应用进行了讨论,同时对该领域的发展前景进行了展望。     

植物来源的镰刀菌抗性相关基因

镰刀菌是植物的重要病原真菌,其入侵植物体可引起镰刀菌病害,给农作物和其它植物的生产带来极大的危害。植物是抗性基因的重要来源之一,随着分子生物学技术的飞速发展,大量的镰刀菌相关抗性基因和抗性候选基因从不同的植物中被分离和鉴定,并应用于抗镰刀菌基因工程育种。对植物来源的镰刀菌抗性基因的种类及其作用机理、抗病候选基因、拟南芥-镰刀菌互作机制及基因调控进行了概述。     

植物逆境抗性相关转录因子的研究进展

植物各种诱导性基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。转录因子也称反式作用因子,通过与靶基因启动子中的顺式作用元件结合发挥调节作用。根据与DNA结合的区域不同,转录因子分为若干个家族。本文综述了与植物逆境抗性相关的4个转录因子家族：bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和MYB类在逆境信号转导中的作用以及它们在植物抗逆基因工程改良中的应用现状。     

水稻抗逆相关基因的分子进化分析

植物在进化过程中为了适应外界环境,已经具有一套完整的抵抗外界特殊环境的调控系统。但是,关于水稻抗逆相关基因的分子进化方面的研究还未见报道。文章通过Plant Tolerance Gene Database数据库,获得22个水稻抗逆相关基因。利用比较基因组学和生物信息学方法对水稻抗逆相关基因的进化动态进行研究,结果表明水稻抗逆相关基因在低等植物中比较保守;随着植物的不断进化和生存环境的改变,其基因数量也随之增加。具有相似抗性功能的基因往往具有相似的基因结构和基序(motif)结构。文章还发现4个保守motif 的存在：HRDXK、DXXSXG、LLPR和GXGXXG(X代表任意氨基酸)。在GSK1、RAN2抗逆基因中发现了3个特有的motif结构：GSK1特有的P-rich motif,RAN2特有的G-rich motif和E-rich motif。推测这些保守的motif结构与基因的抗逆功能密切相关。进化速率分析结果表明,尽管植物抗逆性相关基因在进化过程中受到较强的纯化选择作用,但是仍然有50%的抗逆性相关基因存在正选择位点。这些正选择位点的存在有可能为基因适应外界环境变化提供了重要的物质基础。     

植物NLR基因的表达调控及应用策略

含有一个核酸结合位点以及富含亮氨酸重复序列(nucleotide-binding leucine rich repeats,NLR)类抗性基因在植物免疫中发挥重要作用。该文综述了近年来植物NLR基因的结构和功能特点,在转录、转录后、翻译水平的表达调控,植物NLR基因在增强作物抗性中的应用策略方面的研究进展。植物NLR基因表达调控的研究有助于揭示其分子作用机制,增加对NLR基因信号传导过程的了解;植物NLR基因应用策略的研究在开发抗性作物新品种中有较强的应用价值。     

植物病毒载体在植病互作研究中的应用

在植物与病原菌互作的研究中,植物抗性基因和病原菌无毒基因的研究是两个重要的热点。利用植物病毒沉默载体构建的VIGS(Virus Induced Gene Silencing)体系研究植物的防御机制;利用植物病毒表达载体克隆和研究病原菌的无毒基因,将使我们更深刻地理解植物和病原菌互作的分子机理,最终为培育番茄白粉病持久抗性品种打下理论基础。对植物病毒载体的研究进行了综述并就我们承担的课题进行了讨论。     

植物逆境抗性相关转录因子的研究进展

植物各种诱导性基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控.转录因子也称反式作用因子,通过与靶基因启动子中的顺式作用元件结合发挥调节作用.根据与DNA结合的区域不同,转录因子分为若干个家族.本文综述了与植物逆境抗性相关的4个转录因子家族:bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和MYB类在逆境信号转导中的作用以及它们在植物抗逆基因工程改良中的应用现状.     

利用FLP/frt重组系统产生无选择标记的转基因烟草植株

在植物转基因植株产生过程中,对转化细胞进行抗性筛选是通用程序,转化细胞的抗性一般是抗生素抗性或除草剂抗性,将赋予转化细胞抗性的选择标记基因删除是提高转基因植物生物安全性的重要措施。来自于啤酒酵母的FLP/frt位点特异性重组系统可有效删除同向定点重组位点frt之间的基因。通过多步骤重组,建立了可在植物中广泛应用的FLP/frt位点特异性重组系统。该系统包括含有frt位点的植物表达载体pCAMBIA1300-betA-frt-als-frt和含有由热诱导启动子hsp启动的FLP重组酶基因的植物表达载体pCAMBIA1300-hsp-FLP-hpt。利用二次转化的方式将二者先后转入烟草植株,热激处理后,热诱导型启动子hsp调控的重组酶FLP基因的表达催化位于选择标记基因als两侧同向frt位点间的重组反应,有效地删除了选择标记基因als。41%的经热激处理的二次转化植株发生了选择标记基因的删除,表明该系统在获得无选择标记基因的转基因植株中有很好的应用价值。