基因敲除技术在微生物中的应用

随着分子生物学技术的发展,基因敲除技术越来越广泛地应用于动植物、微生物领域,成为研究生物基因功能最有力的工具之一。基因敲除技术在改造动植物、微生物基因组、研究发育生物学、鉴定新基因新功能、育种以及医疗领域都有应用价值。针对微生物方面,对实现基因敲除的各种原理方法,RecA系统同源重组法, Red系统同源重组法,基于自杀载体的同源重组法,基于温敏型质粒的同源重组法, CRISPR/Cas系统介导的基因敲除方法进行了总结,比较各自的优缺点,并提供一些成功案例以及各种方法相关的发明专利,以期对了解基因敲除技术的方法与发展提供参考。     

大肠杆菌基因无痕敲除技术及策略

基因敲除技术是大肠杆菌基因组减小和代谢途径改造的有效手段,其中基于同源重组原理的基因无痕敲除技术显现出其他技术所不具备的应用优势和发展潜力。该技术可以快速敲除大肠杆菌基因组中的目标基因,并且在基因组中不残留任何外源片段,所以不会干扰后续的基因操作。我们分类介绍了无痕敲除技术中所涉及载体的结构、功能及其相应的敲除策略,着重介绍了无痕敲除技术的原理及载体构建方法。     

整合型碱性蛋白酶基因工程菌中抗性基因的敲除*

要：利用大肠杆菌载体pET—韶a和穿梭载体PHY3肋队构建了敲除载体p10c,通过DP4A变性技术和同源重组技术成功地敲除了整合型碱性蛋白酶基因工程茵BP旧1中的卡那霉素抗性基因(M),得到11株敲除卡那霉素抗性基因的阳性克隆,并使产酶水平保持稳定。该方法的建立为基因敲除技术在工业微生物研究中应用提供了经验,并为微生物来源的转基因产品安全性的研究提供了模型。     

工业微生物代谢途径调控的基因敲除策略

基因敲除技术是一项重要的分子生物学技术,在工业微生物代谢工程中具有广泛应用。以下从基因敲除技术的遗传重组原理出发,总结了基因敲除策略的类型、特征和应用,重点介绍了采用线性双链DNA的λRed同源重组系统、使用环状质粒载体介导的单交换或双交换同源重组策略以及采用转座酶介导的转座重组等几种主要的基因敲除方法,进一步展望了基因敲除技术的发展前沿和应用前景。     

基因敲除技术及其在微生物代谢工程方面的应用

应用基因工程技术对微生物细胞内的代谢通量进行重新设计,是获得高产高效的工业菌株的重要手段之一。基因敲除是20世纪80年代发展起来的一项重要的分子生物学技术,利用基因敲除技术可阻断细胞的代谢旁路。或通过引入突变位点改变目的产物的产量或质量而达到调节代谢流,优化代谢途径的目的。简单介绍了基因敲除技术的操作过程,重点讨论基因敲除技术的敲除策略及在微生物代谢工程方面的应用,并展望了相关技术在诸多领域的发展趋势。     

反选标记法在微生物基因敲除中的应用

随着后基因组时代的到来,简单高效的基因编辑工具和方法在研究微生物的基因表达调控、工程菌株的遗传改造等方面发挥了巨大作用。反选标记法是基于同源重组原理进行基因敲除的一种便捷高效的方法,该方法通过选择性的遗传标记的丢失和回补,实现对靶基因的敲除或目的基因的插入等分子遗传操作。这种选择性的遗传标记一般不依赖于传统的抗生素筛选标签,且同一反选标记能够反复使用,可连续进行多轮遗传操作,实现对多个基因靶位点的分子编辑。对近年来反选标记基因的种类、作用原理及在微生物基因敲除实验中的应用进行综述,以期为高效、可靠的分子编辑方法的研究提供参考。     

小鼠中的基因修饰——2007年度诺贝尔生理或医学奖介绍

2007年的诺贝尔生理或医学奖授予了Mario R．Capecchi、Martin J．Evans和Oliver Smithies三位科学家,以表彰他们在使用胚胎干细胞对小鼠的特定基因进行改造中的杰出贡献。他们的工作,使人们可以在哺乳动物的生殖细胞中进行特定的基因改造,并繁殖出成功表达这种基因的后代。他们发明的这项遗传实验技术,也就是现在常说的“基因敲除”技术,     

CRISPR-Cas介导的基因编辑工具

近年来,随着人们对CRISPR-Cas系统研究的不断深入和改造,CRISPR-Cas系统已成为一项新的基因靶向修饰技术,能够定向对靶基因进行定向沉默,目前该项技术已经成功地用于HEK293、小鼠及斑马鱼的细胞并产生了稳定的基因敲除细胞株,在小鼠、果蝇等模式动物上成功构建了基因敲除模型。CRISPR-Cas以其设计简单,耗时短、效率高等优点使其成为一项具有广阔应用前景的基因靶向敲除技术。就CRISPR-Cas的发现、结构、作用机理以及Cas9/gRNA目前的一些应用进行综述。     

基因敲除小鼠技术的研究进展

基因敲除小鼠技术的建立和发展使得人们为研究基因的功能和寻找新的治疗人类疾病的靶点提供了强有力的支持。基因打靶和基因捕获是两种通过胚胎干细胞(Embryonicstemcell,ESC)构建基因敲除小鼠的技术。基因打靶通过同源重组替换内源基因从而敲除目的基因,而基因捕获则有启动子捕获和polyA捕获两种方法对目的基因进行敲除。近年来,有许多新的基因敲除技术不断被开发出来,包括Cre/loxP系统、CRISP/Cas9系统以及最新的ZFN技术和TAILEN技术,都有望取代传统基因敲除手段。文中简要阐述了如今新出现的几种基因敲除小鼠技术。     

构建一种检测水中As3+的敏感型大肠杆菌

为构建一种敏感性强、特异性好的检测砷离子的大肠杆菌荧光报告菌株,本研究利用基因敲除技术,敲除了大肠杆菌中负责向胞外转运砷离子的ars B基因,构建对As~(3+)敏感的菌株;利用egfp基因作为报告基因,构建融合检测载体p ET28b-Pars-ars R-egfp。然后将检测载体p ET28b-Pars-ars R-egfp转化至ars B基因敲除菌中完成敏感型As~(3+)检测菌株的构建。接着对此微生物传感器进行了检测条件的优化,以及线性检测范围、最低检出限、特异性等性能的确定。研究结果表明,与利用野生大肠杆菌作为检测宿主相比,此敏感型砷检测菌株对检测As~(3+)的灵敏度有显著提高,最适检测As~(3+)浓度范围为0.013-42.71μmol/L,最低检出下限为5.13 nmol/L。因此,本研究利用基因敲除技术对大肠杆菌进行改造,成功地提高了砷检测微生物传感器的灵敏度,为重金属微生物传感器的优化研究工作提供了有用方案。     

甜菜胞囊线虫抗性基因及遗传工程改良策略

甜菜胞囊线虫(Heterodera schachtii)是甜菜的重要病害之一,给甜菜生产造成了极大的损失。随着分子生物学和遗传工程技术的发展,采用遗传工程改良策略进行甜菜抗性品种选育是甜菜胞囊线虫防治中最经济、有效的方法。介绍了甜菜胞囊线虫的生育史及抗性机制,综述了甜菜胞囊线虫抗性基因的克隆和鉴定研究进展及甜菜胞囊线虫抗性育种的遗传工程改良策略,并提出今后甜菜胞囊线虫抗性育种的展望。     

花卉基因工程研究进展Ⅰ：花色

1987年人们首次通过转基因技术获得了改变花色的矮牵牛,使得花卉选育迈入分子时代。其优点在于可有目的的地改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并缩短育种周期。目前,与花色基因工程有关调控机理已日益清楚,分离到大量的相关酶和基因,获得了一批转基因花卉。本文重点介绍了国内外花色基因工程的研究进展,同时简单评述了花卉基因工程研究中存在的问题并展望其应用前景。     

油料作物基因工程育种

日新月异的基因工程技术对现代育种学产生了深远的影响 ,特别是转基因油料作物在目前全球种植的转基因作物中占了很大比例 ,对油料作物的基因工程研究更是涉及了抗性育种、品质改良、杂种优势利用和分子农业等广泛的领域。概述了国际上油料作物基因工程研究和商品化应用的现状 ,举例介绍了我国在该领域中取得的主要进展。在综合分析我国该领域研究现状、存在问题和国际发展趋势基础上 ,提出了我国油料作物转基因研究及产业化的发展策略和取得重大进展的突破口 ,着重强调了油料作物基因工程与“生物柴油”战略的结合。     

植物花香代谢调节与基因工程研究进展

植物花香在吸引昆虫授粉、提高观赏价值和香精的商业价值方面具有重要的作用。随着分子生物学技术的发展,近年来植物花香基因被大量克隆,对花香化合物的合成与代谢的网络调控机制有了更深刻的认识,基因工程改良花香成为可能。对近年来植物花香的合成途径、花香的释放与基因调节、基因工程的研究进展进行了综述,并就存在的问题进行了分析,为花香的分子育种研究提供参考。     

生物技术用于黄瓜遗传育种

“十五”期间,生物技术在黄瓜遗传育种上的应用更加广泛,分子标记辅助育种、单倍体育种以及黄瓜基因工程改良取得了重要进展。本文综述了黄瓜基因分子标记、遗传图谱构建、基因定位、基因克隆与表达、品种DNA指纹图谱分析、分子技术鉴定病害、单倍体和三倍体培养、遗传转化体系建立及基因工程改良方面的最新进展,并讨论了存在的问题和前景。     

花卉花色基因工程的研究现状及存在问题

与传统的花卉育种手段相比 ,基因工程育种具有周期短、目的性强等优点 ,因而成为近年来花卉育种的重要手段之一。花色是花卉育种的一个重要性状 ,自1987年首次通过基因工程方法获得了改变花色的转基因矮牵牛以来 ,花卉花色育种进入了分子时代。简要介绍了近年来国内外花卉花色基因工程及花器官特异表达启动子的研究进展及应用前景。     

基因工程在农作物育种上研发应用新进展

以文献调研结果为依据,概述了基因工程的基本概念与基本模式,外源DNA导入的方式与表达的条件;应用基因工程培育优质、高产、抗病、抗虫、抗除草剂与抗逆性强农作物品种的进展;预测并展望了基因工程在实现农业现代化目标中的作用、开发应用重点与前景。     

现代生物技术在乳品工业中的应用研究

随着细胞生物学和分子生物学的发展及对生物物理、生物化学、遗传学和免疫学研究的深入,培育了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等改变生物特性进行物质转化的现代生物技术,形成了DNA探针、PCR技术、分子标记、生物荧光技术、基因芯片技术等前沿性的生物检测技术,其在乳品工业中的广泛应用,推动了乳业的技术变革,对乳品生产、研究和乳品安全意义重大。     

观赏植物花色基因工程研究进展

花色是观赏植物的重要性状,创造新花色是花卉育种的主要目标之一。基因工程技术 在观赏植物花色育种上可弥补传统育种技术的缺陷,因此它在花色育种方面的研究和应用发 展迅速。本文从花的成色作用和花色素种类入手,介绍了花色苷的生物合成,并从花色基因 的种类和克隆、花色基因工程操作的策略和方法等角度综述了近年来观赏植物花色基因工程 的研究进展。同时对我国观赏植物花色基因工程的前景作一展望。     

The Current Status of Culture Collections and Their Contribution to Biotechnology

Abstract

Cereals are the most important group of plants for human nutrition and animal feed. Partially due to the commercial value of crop plants, there has been an ever-increasing interest in using modern biotechnological methods for the improvement of the characteristics of cereals during the past decade. The rapid progress in molecular biology, plant cell culture techniques, and gene transfer technology has resulted in successful transformations of all the major cereals—maize, rice, wheat, and barley. This brings the biotechnological methods closer to the routine also in barley breeding. In this article, the current status of barley genetic engineering, including the patent situation, is reviewed. The needs, aims, and possible applications of genetic engineering in barley breeding are discussed.