RNA结构对RNA沉默效率的影响

小RNA(small RNA,sRNA)介导的RNA沉默或RNA干扰(RNA silencing or RNA interference,RNAi)是真核生物基因表达调控的保守机制。内源或外源双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)被加工成sRNA,sRNA通过碱基互补配对识别靶标基因mRNA或DNA,通过降解mRNA、抑制翻译或者DNA甲基化在转录后或者转录水平调控基因表达。由于sRNA作用靶标特异性,RNAi技术被广泛地应用于基因功能研究、生物医药、作物分子设计育种以及开发新型农药等领域。自然界中sRNA能够在不同物种间传递并发挥作用,这一现象为RNAi应用技术的开发提供了理论基础。研究发现,dsRNA诱导RNAi的效率受多种因素影响,例如长度、剂量以及施用方式等。在细胞中,RNA结构的复杂性决定了其功能的多样性。本文概述了基于RNAi的作物病害防控技术的原理,包括宿主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing,HIGS)技术、喷施诱导的基因沉默(spray-induced gene silencing,SIGS)技术和微生物诱导的基因沉默(microbe-induced gene silencing,MIGS)技术;总结了靶标RNA和sRNA结构影响RNAi效率的实验证据,以期加深对RNA结构影响RNAi效率地理解,为靶标筛选以及dsRNA设计提供经验,为开发高效RNAi技术提供参考;最后归纳了RNA结构检测和预测的代表性方法,为辅助设计高效诱导RNAi的dsRNA提供方法。

植物RNA沉默抗病机制与应用研究进展

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制,在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径,归纳了RNA沉默在植物-病原互作研究中的代表性研究,阐述了基于RNA沉默开发的宿主诱导基因沉默、喷施诱导基因沉默和微生物诱导基因沉默技术的原理,以及应用研究现状,以期为开发基于RNA沉默的新型作物病害防控技术提供参考。

扁柏酚及其组合物抑制马拉色菌性能研究

探究了扁柏酚及其组合物抑制马拉色菌的性能。扁柏酚对糠秕马拉色菌的MIC为3.91μg/mL;Fe^(2+)可以使扁柏酚失活,Cu^(2+)降低了扁柏酚的活性,而金属螯合剂EDTA二钠可以增强扁柏酚的活性;联合药敏实验结果显示,γ-十一内酯、γ-壬内酯、硫辛酸分别对扁柏酚在抑制糠秕马拉色菌上起到协同、相加、无关作用。含有扁柏酚、EDTA二钠、γ-十一内酯、γ-壬内酯、硫辛酸的组合物对糠秕马拉色菌、球型马拉色菌、斯洛菲马拉色菌、合轴马拉色菌、钝型马拉色菌共5种马拉色菌具有优异的抑制能力。该研究为扁柏酚及其组合物在抑制马拉色菌领域的应用提供了依据。

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库的构建及其表型分析

以棉花强致病力黄萎病菌株V592为材料,利用农杆菌介导的T-DNA插入技术构建了一个含15000个转化子的突变体库,对突变体的生物学特性、致病力及T-DNA插入拷贝数进行研究,结果显示:(1)突变体的菌落形态分为菌核型、中间型、菌丝型和菌膜型,分别占92.12%,4.54%,3.19%和0.15%;(2)菌核型、中间型和菌丝型菌株,在菌落生长速度和孢子大小方面无明显差异;而在产孢量方面,菌核型普遍强于中间型和菌丝型;(3)致病性测定显示,菌核型的致病力普遍强于中间型和菌丝型;(4)Southern杂交显示,T-DNA单拷贝数插入的突变体比率约为70.99%,而菌核型的单插入率为80.00%,明显高于中间型(69.23%)和菌丝型(64.71%)。以上结果表明,农杆菌介导转化技术可用于棉花黄萎病菌突变体库的快速构建,突变体的菌落表型与其产孢能力、致病力及T-DNA插入拷贝数等之间存在一定的相关性。

植物与土传病原真菌的攻防战及干预

绿色植物是人类赖以生存的物质基础。土传病原真菌引起的植物病害是威胁植物健康的重要因素。作者课题组长期以棉花-大丽轮枝菌为模式系统研究植物与土传病原真菌的互作分子机制,以期为该类病害的可持续控制奠定理论基础。文章简单介绍植物土传真菌病害相关的基本概念及防控现状,同时系统介绍课题组近十年来在该领域从基础研究到应用基础及成果转化等方面取得的系列研究成果,并对今后植物土传病害的防控进行展望。

外源基因导入贡柑体胚及其人工种子构建的初步研究

用小细胞团和分散细胞混合物与两种带不同质粒的农杆菌共培养的方法,将质粒PGV3850:1103neo T-DNA上的km抗性基因和Nos/Npt基因、质粒PGV517的Km抗性基因、NPTⅡ基因和毒蛋白基因转入贡柑细胞,在含有卡那霉素的选择培养基上选择出抗性愈伤组织和幼胚。通过Nopalim和NPTⅡ酶性检测、DNA/DNA分子杂交鉴定,证明了Nos基因、NPTⅡ基因已整合到贡柑体胚的细胞基因组中并表达,苏云金杆菌的毒蛋白基因整合到贡柑细胞基因组中,第一次在柑桔类果树实现了外源基因转移。用3％海藻酸钠包埋转化体胚制备人工种子,2粒转基因人工种子已萌发。

番木瓜胚珠高频率体胚发生和植株再生

将番木瓜(Carica papaya L.)受精胚珠接种于MS+IAA1mg/L+BA2mg/L+GA_3 2mg/L+S(蔗糖)3％和1/2MS+谷胺酰胺400Mg/L+CW(椰子汁)20％+S6％的培养基中,诱导愈伤组织,愈伤组织继代培养于MS+CW 2％+S6％+2.4-D 2mg/L的培养基上。进行了几种激素配比和基本培养基(MS和改良MS)对诱导胚性愈伤组织、体胚发生和植物再生培养基的比较实验。结果表明:在改良MS+硫酸腺嘌呤160mg/L+NAA 1mg/L+BA 0.5mg/L+GA_3 1mg/L+S4％培养基中获得理想胚性愈伤组织和体胚,在改良MS+硫酸腺嘌呤160mg/L+NAA 1mg/L+KT 0.5mg/L+GA_3 1mg/L+S4％产生正常具三裂片和根系的小植株。进行番木瓜体胚包埋、制成人工种子,实验获得小苗,并移栽成功。

SM22α在肿瘤发生发展中作用的研究进展

收缩型平滑肌细胞标志蛋白平滑肌22 alpha(SM22α)是一种重要的细胞骨架相关蛋白,进化上高度保守,在维持血管稳态中起关键作用。近年研究发现,SM22α表达异常与肿瘤的分化状态密切相关,其不仅作为一种肌动蛋白相关蛋白,还作为信号分子在肿瘤细胞侵袭、转移、细胞增殖、凋亡、细胞外基质降解、自噬和耐药等过程中发挥作用。

贡柑珠心胚培养与微型嫁接研究

选取四会贡柑珠心胚,作离体培养。比较了几种激素的配比和水解酪蛋白(CH)对珠心胚发育、珠心苗子叶分化的效应,以及培养基的状态对胚发育、珠心苗茎切段的影响。实验表明:MT+IAAlmg/l+BA0.2mg/l+CH400mg/l和MT+BA0.5mg/l+ZT0.5mg/l两种培养基对珠心苗诱导效果较好。前者在IAA参与下,珠心苗下胚轴切段芽的分化随BA浓度增加而提高;后者BA和ZT同时存在,对子叶分化产生小芽有明显的促进作用。液体培养能加速小苗的生长速度,增加小苗数量。取两周苗龄的江西红桔实生苗为砧木,珠心苗为接穗,无菌条件下,于试管内进行微型嫁接,嫁接苗培养在1/2MS培养基中,成活率达95％以上,两周后转移沙床,注意保持湿度,成活率达90％以上。

发展基因沉默技术,控制作物土传真菌病害

作物土传真菌病害是当前农业所面临的最重要问题之一,由于防治困难,正日趋成为限制我国农业生产可持续发展的重要因素。基因沉默(或RNA沉默,RNAi)是广泛存在于真核生物中,基于同源序列调控基因表达的一条重要途径,而由此发展起来的基因沉默技术,作为一种新防治策略被广泛地应用于防控植物有害生物的研究中。文章综合介绍了作物土传真菌病害的发生与防治现状、RNA沉默及其在植物有害生物防控应用的最新研究进展,客观分析了基因沉默技术在防治作物土传真菌病害的巨大潜力和亟需解决的主要问题,阐述了研发基因沉默技术对可持续控制作物土传真菌病害的重要性及其巨大应用前景。

植物免疫研究与抗病虫绿色防控:进展、机遇与挑战

植物免疫学是研究植物与病原生物互作的学科.同动物一样,植物也具有强大的先天免疫系统,其本质是通过对病毒、细菌、真菌、卵菌、线虫、昆虫、寄生植物等病原生物的识别激活防卫反应,拒阻病原生物的侵害;而病原生物则能够逃避或抑制宿主植物的识别和防卫反应,在植物上引起病虫害.20年来,我国植物免疫研究取得巨大进步,与国际同行相比,在多个研究方向实现了并跑,在少数方向实现了领跑,为农作物病虫害绿色防控提供了理论支撑和新的技术手段.

microRNA对植物生长发育和病毒侵染的调控

microRNA(miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的大小约22nt的非编码小分子单链RNA,它可以通过对靶标RNA的剪切或抑制靶标RNA的翻译调控靶标基因的表达.miRNA不仅参与了植物器官的形态建成,还参与调控植物的信号转导系统等与生长发育相关的基因表达调控过程.与植物抗病毒RNA沉默途径一样,miRNA途径也受到病毒沉默抑制子的干扰.本文简述了miRNA介导的RNA调控途径和siRNA介导的RNA沉默路径的异同,并对近几年miRNA在植物生长发育调控以及与病毒相互作用的研究进展进行了综述,以求进一步理解真核生物基因表达调控的多层次性及复杂性.

基因沉默技术在抗真菌病害中的应用和展望

真菌病害严重威胁作物的产量和品质,给国家和人民造成巨大的经济损失。尤其是引起维管束病害的土传真菌,化学农药的作用效果很不理想。利用抗性基因进行遗传育种是目前生物防治的重要手段之一,但对于缺乏抗性资源的物种,面对强大的土壤真菌病害,研究者也时常束手无策。近年来,利用RNA干扰技术发展而来的宿主诱导的基因沉默(Host induced gene silencing,HIGS)策略,在抗病虫害领域逐渐崭露头角,但由于真菌侵染的复杂多样性及土壤传播的特性,HIGS在土壤真菌病害中的应用充满神秘和挑战。本研究室近期揭示了棉花黄萎病(一种严重的土壤真菌病害)的"罪魁祸首"——大丽轮枝菌的侵染结构和侵染过程;并首次证明了宿主植物内源小RNA能够跨界进入病原菌细胞中降解致病基因表达的抗病作用;在此基础上,本研究室利用HIGS在棉花上获得了对黄萎病抗性较高的品系,成功地开辟了抗土壤黄萎真菌病害的新天地,研究结果显示出基因沉默技术在这一领域强大的应用潜力和前景。

棉花PR基因感应大丽轮枝菌病原相关分子模式的表达分析

由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)侵染所引起的棉花黄萎病,每年给我国农业生产带来巨大的经济损失.同时,棉花与大丽轮枝菌互作过程中发生的免疫反应变化及其机理尚不明确,缺乏棉花免疫反应研究的指示基因.本研究根据已报道的植物病程相关基因(pathogenesis-related gene,PR基因)序列,搜索陆地棉(Gossypium hirsutum)基因组数据库,获得14个潜在的PR基因家族(GhPR).为了明确GhPR在植物免疫反应过程中的表达情况,分别利用两种已报道的病原相关分子模式(PAMP)肽段flg22和nlp20,以及3个来自大丽轮枝菌、与nlp20(nlp20^(Pp))同源的肽段nlp20^(Vd2),nlp23^(Vd3),以及nlp23^(Vd4),对无菌棉花根部进行处理,检测GhPR基因在不同处理时间段的表达情况.结果显示,在flg22,nlp20^(Pp),nlp20^(Vd2),nlp23^(Vd3)和nlp23^(Vd4)处理下,GhPR基因普遍上调表达,且在处理后3 h达到最高值;在处理后12 h内,nlp20^(Vd2)比其他肽段更为有效地诱导GhPR基因上调表达;尽管nlp23^(Vd3)和nlp23^(Vd4)所在的全长蛋白VdNLP3和VdNLP4不能诱导棉花叶片的坏死反应,但是这两个肽段却能够引起GhPR基因的上调表达.因此,本研究为棉花-大丽轮枝菌的互作的研究提供了免疫反应指示基因GhPR,以及来自大丽轮枝菌的免疫原性肽段nlp20^(Vd2),nlp23^(Vd3),以及nlp23^(Vd4).

植物中病毒来源的小RNA介导的RNA沉默

植物RNA沉默机制的主要功能之一是具有抗病毒作用.在被病毒侵染的宿主细胞中发现的病毒来源的小RNA表明,宿主的RNA沉默机制可以靶向病毒RNA.随着vsiRNAs高通量测序技术的发展,近年来的遗传学研究揭示了vsiRNAs的起源和组成以及它们调控基因表达的潜在功能.本文简述了vsiRNAs的起源和生物合成过程,并着重围绕在抗病毒过程中vsiRNAs介导的对病毒基因组和宿主转录本的RNA沉默现象进行综述,以更好地理解植物中vsiRNAs在病毒致病性以及和宿主互作中的作用机制.

RNA沉默——植物基因组免疫的安全防线

在植物中,起始于双链RNA的长度为21-24个核苷酸的小RNA,能够诱发两种形式的表观遗传学基因沉默。转录后基因沉默(Post-transcriptional gene silencing,PTGS),可以介导细胞质中同源mRNA的降解;转录基因沉默(Transcriptional gene silencing,TGS),则主要通过小RNA介导同源启动子区的DNA甲基化,从而抑制基因转录。文中针对PTGS和TGS通路的区别与联系、沉默传递研究的现状及内源与外源基因沉默的异同点等问题进行探讨。