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。     

前列腺癌转移相关基因

前列腺癌的生物学特性具有多样性,其侵袭转移是导致病人死亡的主要原因。如何准确判断哪些肿瘤将发生转移是研究的重要课题,目前仍缺乏特异性的标记物来协助判断。近年,随着研究的深入,不断发现一些新基因与前列腺癌转移有明显的相关性。有证据表明前列腺癌由非转移表型向转移表型演进过程中,一些转移促进基因参与了此过程,同时转移抑制基因功能的丢失是另一个重要的方面。     

玉米花序建成相关基因及其调控网络

从营养生长向生殖生长的转换是植物生命周期中最富戏剧性的发育过程.玉米花序发育经历花期决定及花序建成两个阶段.近年来,基于突变体的遗传分析,科学家已鉴定、分离了许多调控花序发育进程中各类分生组织身份、有限性和形态维持的基因,对这些基因的生物学功能、作用机理及调控途径等进行了深入研究,为阐明玉米花序建成的生物学基础积累了丰富的资料.本文对玉米花序建成相关基因的生物学功能及其作用机理进行了综述,重点描绘了这些基因间的互作与调控网络,以供相关研究参考.     

水稻小穗异常发育调控关键基因的加权共表达网络分析

水稻(Oryza sativa L.)是世界上需求量最大的粮食来源之一,其产量和品质与分蘖和花序结构的发育有关。以往的花序发育研究已经鉴定出大量与水稻营养生长和生殖生长相关的基因,但对花序发育和抽穗期的遗传机制尚未完全了解。本研究利用前期构建的水稻小穗异常发育表型的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL),通过转录表达谱分析,探讨穗部异常发育和穗部缺陷(pds1)表型调控的分子机制。通过差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的筛选,鉴定了可能与pds1表型相关的基因。在6组差异表达基因中,分别鉴定出1 578、 463、 1 295、 687、 397、 175个差异表达基因。本研究通过加权共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA),发现了与pds1表型高度相关的4个基因模块(Module)。通过对模块中所包含的基因进行功能富集分析,发现与花序发育相关的生物学过程。随后在这些模块中鉴定出多个高度相关的关键基因(Hub genes...     

小鼠基因功能研究及疾病模型系列专题(三)——条件型基因剔除小鼠表型鉴定的基本方法

<正>在建立基因剔除小鼠前,虽然我们可以用细胞生物学、生物化学及基因表达谱的分析来预测特定基因的功能,但实际得到基因剔除小鼠的表型常常和预测的差距非常大,特别是可能得到胚胎致死的表型。因此,在欧盟的小鼠基因剔除计划中,提出了所有的小鼠基因剔除都应该采用条件型基因剔除的方法,以保证表型分析的完整性。     

“反向免疫学”与免疫功能基因的发现

人类基因组测序的结束为生命科学领域展开了全新的一章.尽管已经得到了人类基因组的序列,但是隐藏在DNA序列中的功能基因,它们之间的相互作用以及对整个机体的意义大部分有待发掘.近些年来形成的“反向生物学”为免疫功能基因的发现、功能的研究及其应用价值提供了一套全新的技术与思路.     

利用偏相关系数算法挖掘遗传相互作用数据中的通路基因

在生物系统中,遗传相互作用指的是两个基因同时突变的表型异于它们分别突变表型叠加效果的现象.近年来,随着高通量技术的发展,遗传相互作用的高通量筛选得以实现,产生了大量遗传相互作用数据.通路基因指的是一组在同一条生物通路上相互协作的基因,它们共同完成某一项生命过程.发掘遗传相互作用数据中的通路基因可以研究基因之间如何进行相互作用共同影响某种表型,是理解生物学通路的结构和功能,生物系统进化规律,和研究复杂疾病的重要途径.然而,由于基因多效性以及高维数据处理困难等问题,如何发现遗传相互作用数据中的通路基因面临着很大挑战.本文中,我们通过计算基因间的条件独立性,即删除掉通路中的已知基因的影响后,研究基因间的相关性.而这些通路中的已知基因将在模型中作为种子基因发掘通路中的其他基因.我们将讨论该算法在模拟数据和实际数据中的计算效果,证明该算法在遗传相互作用数据应用中的有效性.     

功能基因中的微卫星序列

微卫星序列广泛存在真核生物和一些原核生物的基因组中,它在基因组中的分布并不是随机的。不同重复拷贝类别在基因组中存在种属间和碱基组成的特异性,各种优势的重复序列类型不同。此外,基因中在编码区和非编码区的分布也表现出种属和碱基组成差异。这种差异显示了微卫星序列起源进化的复杂性,也反映了基因中微卫星序列的生物学功能。功能基因为遗传学工作者提供了一个联系表型和基因型的手段,研究功能基因中的微卫星序列不仅在绘制精细遗传图谱、筛选重要农艺性状基因、物种进化等问题上都有着重要的作用,而且在疾病治疗有潜在的应用价值。本文主要阐述了微卫星序列的形成机制、基因中微卫星序列的分布以及功能基因中微卫星序列的生物学作用,并指出了目前实践中的一些问题。     

基因及其顺式调控元件在动物表型进化中的作用

顺式调控假说是当前进化发育生物学中重要的理论之一, 该假说认为顺式调控元件的进化是调控外表性状进化的主要遗传机制。然而越来越多的实验结果表明, 仅靠顺式调控假说远不足以解释复杂的进化发育过程, 其他因素也会导致表型的进化, 如：与顺式调控元件相联基因的蛋白序列改变; 基因及染色体组复制; 蛋白结构域与顺式调控元件的灵活性等。文章回顾了近年来顺式调控元件以及与顺式调控元件相联基因的进化发育研究, 探讨了进化发育生物学研究的新方法与新思路。     

真菌遗传学方法研究进展

真菌是一种数量种类庞大的真核生物,广泛存在于环境之中,在农业、工业和医学领域发挥着极其重要的作用。研究其遗传信息、解析相关基因功能及其通路,将更好地服务于人类发展需求。近年来,随着各种遗传学研究方法的不断改进与创新,各种方法技术逐步成熟。根据机制的不同,可分为正向遗传学与反向遗传学两类。正向遗传学是由表及里的研究方法,通过其表型的改变进而研究其基因变化。反向遗传学是由里及表的研究方法,通过基因分析后进行基因的定向敲除,然后研究其表型变化。真菌种类繁多,各种研究方法的原理也不尽相同,综合各种利弊,选择适当的研究方法有利于提高研究效率。文中根据正向遗传学与反向遗传学的研究状况进行了综述。     

高表达水稻WRKY72基因影响拟南芥生长素信号传导

植物转录调控因子WRKY基因家族是一个拥有众多成员的超家族,功能涵盖了植物生长发育的控制与抗病耐逆的调节。我们主要分析了OsWRKY72基因在外源植物拟南芥中的生物学功能。通过转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的遗传学研究发现外源高表达该基因不单明显地抑制转基因植株的顶端优势,增强植株侧枝的生长,还改变了转基因植株叶片和角果的发育。进一步分析证实,高表达OsWRKY72基因所导致转基因拟南芥植株的表型和其它生理现象都与生长素信号通路改变所导致的表型和生理变化极其相近。这些结果说明OsWRKY72基因在外源植物拟南芥体内高表达后很可能改变了其正常的生长素信号通路。     

基于Cfku70基因失活策略构建果生刺盘孢的高效基因敲除底盘菌株

果生刺盘孢侵染危害多种植物,是重要的植物病原真菌。在一些丝状真菌中,敲除非同源末端连接修复通路的关键基因ku70或ku80可显著提高同源重组效率,进而提高靶基因置换频率。本研究从果生刺盘孢基因组鉴定到Cfku70和Cfku80两个基因,并明确了基因失活对菌株生物学表型和基因敲除效率的影响。敲除Cfku70或Cfku80不影响菌株的菌落形态、营养生长、产孢、分生孢子萌发、侵染结构发育和致病;Cfku70基因敲除还大幅提升3个测试基因的敲除效率。本研究证实Cfku70基因失活能显著提高果生刺盘孢的基因敲除效率,适宜作为高效基因敲除的底盘菌株,研究结果为通过批量敲除策略筛选新型致病因子奠定重要基础。     

BPOZ基因剔除小鼠模型的建立

BPOZ是在卵巢癌等肿瘤组织中表达下调的细胞生长抑制基因,建立BPOZ基因剔除小鼠模型,可以为在体研究BPOZ基因的生物学功能及其与肿瘤发生的关系创造条件.运用生物信息学手段确定小鼠BPOZ基因组序列,设计基因剔除策略,构建完成了基因剔除载体XpPNT-BPOZ.以电穿孔方法将基因剔除载体导入ES细胞,用G418和Ganciclovoir进行正负筛选,获得抵抗克隆,PCR和DNA印迹鉴定出正确同源重组的ES细胞克隆.将同源重组的ES细胞注入小鼠囊胚,获得嵌合体小鼠.嵌合体小鼠与C57BL/6J小鼠交配后获得Aguoti毛色的小鼠30只,其中15只为BPOZ基因剔除杂合子小鼠,阳性率为50%.在雌雄杂合子交配的后代中获得纯合子小鼠.初步的表型观察发现BPOZ基因剔除小鼠发育正常,有繁殖能力,进一步的表型分析工作正在进行之中.     

枯草杆菌质粒pUB110与大肠杆菌质粒pBR322构建的杂种质粒及其基因表型表达

用EeoRI酶消化pUB 110和pBR 322 DNA,然后以T4 DNA连接酶进行连接,转化大肠杆菌,从转化体中获得pTZ3、pTZ22和pTZ24三个杂种质粒。研究了pTZ22 DNA的分子特性,从BamHI和PstI酶切片段测出其分子量为5.6×10~6道尔顿,并确定其捻接方向。观察了三个杂种质粒的稳定性,研究了其基因表型表达。同源基因均可表达,Ap~r、TC~r基因在枯草杆菌细胞中不能进行异源表型表达,Km~r基因在大肠杆菌细胞中异源表型表达不充分。     

灵芝中基于内源ura3基因的多基因沉默系统的建立及其应用

灵芝是一种重要的药用真菌,然而由于近几年缺乏有效的反向遗传体系研究,灵芝的分子遗传相关研究进展相对缓慢。该研究建立了一种更加简便快捷的灵芝电穿孔转基因方法,利用灵芝内源乳清酸核苷-5′-单磷酸脱羧酶基因(ura3)作为反向筛选标记,构建4种沉默载体(颈环结构沉默载体,正向沉默载体,反向沉默载体以及正反双向启动子沉默载体),并基于此转基因方法实现了对灵芝内源基因的沉默。通过系统比对以上4种沉默方法,发现4种沉默方法都不同程度地下调了ura3基因的表达,其中双向启动子沉默不仅载体构建方便并且能够获得最高的沉默效率(达到81.9%)。利用这种双向启动子沉默载体以及ura3的反向筛选特性,建立了灵芝的共沉默体系,发现共沉默下基因转录的下调有一定的相关性,提高了基因沉默的筛选效率。该反向遗传体系的建立有助于深入研究灵芝中单基因或多基因的功能,推动灵芝等大型担子菌的分子遗传研究进展。     

流感病毒的反向遗传学研究进展

反向遗传学是指对病原微生物的cDNA进行目的性修饰,以对其进行功能和表型的分析[1]。它是相对于经典遗传学而言的,后者是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点     

狂犬病病毒反向遗传学及其应用

反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点突变、基因插入缺失置换等,再按组成顺序构建含有生物体必需元件的修     

植物细胞核雄性不育基因研究进展

植物雄性不育既是研究植物生殖生物学重要的植物学性状也是研究作物杂种优势利用重要的农艺性状,在遗传和分子生物学中具有重要地位。以模式植物拟南芥和水稻为主,对植物雄性不育的控制基因和相关分子机理已有众多进展,按照花药发育时期和雄性败育的表现形式可以归纳为减数分裂异常、胼胝质代谢异常、绒毡层发育异常、花粉壁发育异常、花药开裂异常,以及其它类型的雄性不育。在不育相关基因中,导致胼胝质代谢异常、绒毡层发育异常和花粉壁发育异常的基因往往表现一因多效,一个相关基因的突变会产生复合表型。关于植物雄性不育相关基因的研究表明,雄性器官和小孢子形成过程中的任何相关基因的改变,均可导致雄性不育的产生。本文总结了植物核基因雄性不育的研究进展,以期促进不同物种间雄性不育基因的比较分析,使植物雄性不育研究更加深入。     

深度解读“基因的选择性表达”

基因的选择性表达是生物学的研究热点,也是中学生物学的核心概念和重要考点。从基因选择性表达的类型、原理、应用等方面进行详细阐述和解读。     

花、基因、禾本科

进化发育生物学的一个重要任务就是揭示形态多样性的分子基础, 该领域的研究包含形态、形态发育相关基因和形态所属类群等三个要素。花/花序是进化发育生物学研究的首要对象, 系统发育重建和个体发育剖析的结合将促进认知花的形态进化。发育相关基因的进化表现为等位基因遗传或表观遗传的突变, 基因家族生与死的进化, 不同基因组拥有独特的基因。运用形态学或序列分析方法很大程度揭示了禾本科植物花进化过程中的基因进化。试从学科问题、思路方法以及具体例子介绍植物进化发育生物学。