VIGS诱导GS同工酶基因沉默对烤烟氮代谢的影响

【背景和目的】谷氨酰胺合成酶(GS)是烤烟氮代谢的关键酶,为探究沉默GS同工酶基因对烤烟氮代谢的影响。【方法】采用病毒诱导基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术构建GS同工酶基因(NtGS1、NtGS2)瞬时沉默表达载体,测定了烤烟品种中烟100叶片经VIGS处理10 d,20 d和30 d的NtGS1-1、NtGS1-2、NtGS2相对基因表达量和谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)活性以及叶片可溶性蛋白、总氮、烟碱含量和烟株生物量。【结果】沉默NtGS1基因的处理对NtGS1-1沉默效率最高为50.4%,对NtGS1-2沉默效率最高为56%,沉默NtGS1和NtGS2基因的处理对NtGS2沉默效率最高为54.9%;沉默NtGS1和NtGS2的烟株叶片重、GS、NR活性、可溶性蛋白、总氮、烟碱含量都显著低于对照。【结论】本研究建立的VIGS体系有效下调了GS同工酶基因的表达,同时沉默NtGS1和NtGS2(TRV::GS1::GS2)可抑制叶片氮素同化利用,降低氮代谢关键酶活性与含氮化合物含量。

苏麦3号小麦穗部病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系的建立及验证

为了探讨利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系在小麦穗部进行基因沉默的可行性,用大麦条纹花叶病毒诱导苏麦3号小麦穗部PDS基因的转录后沉默,再接种禾谷镰刀菌进行抗性鉴定。结果表明,与接种空载BSMV∶00的对照相比,接种BSMV∶PDS的小麦穗中PDS基因表达量下调了77%(P<0.05)。接种BSMV∶00的小麦穗受到赤霉病菌侵染后,穗部平均病小穗数和DON毒素含量分别为2.75个和4.55μg/g,与接种无菌水对照无显著差异(P>0.05)。说明在苏麦3号穗部VIGS系统中,通过接种病毒能使靶标基因沉默;接种赤霉病菌后,苏麦3号病小穗数和DON毒素含量不受接种病毒的影响,对赤霉病菌的抗性保持不变,建立的VIGS体系可以应用于小麦赤霉病抗性候选基因的功能分析。

病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术及其在大豆基因功能研究和育种中的应用潜力

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是植物体抵抗病毒侵染的一种自然防御机制,近年来已发展成为一种基因功能研究的有效手段。与突变体筛选、转基因、基因敲除等技术相比,VIGS技术因具有周期短、成本低、可迅速观察表型等优点而被广泛应用于基因的功能鉴定。文章对VIGS技术的分子机理、病毒载体系统、稳定遗传VIGS植株的获得策略及其在大豆中的应用等内容进行了综述并对今后的发展趋势进行了讨论。

中国番茄黄化曲叶病毒利用根吸收法诱导基因沉默(VIGS)的初步研究

以含硫黄素酶Su基因的中国番茄黄化曲叶病毒卫星DNA作为载体,通过冻融法将其转化到农杆菌中,利用根部吸收法进行农杆菌侵染,对农杆菌介导的病毒诱导基因沉默体系进行了优化,探讨对病毒诱导基因沉默效率的影响。结果显示以OD600值为1.5的含质粒pBinPLUS-2mβ-Su,pBinPLUS-1.7A的农杆菌菌液1∶1混合进行根部吸收法侵染22-25 d的番茄幼苗,目的基因Su沉默导致番茄幼苗出现光漂白现象,半定量RT-PCR检测目的基因Su mRNA被显著降解,该体系的建立有利于对植物基因进行高通量功能分析。

菜心VIGS沉默植株构建的教学实验

普通分子生物学实验具有实践性和操作性强等特点,病毒诱导基因沉默技术(VIGS)是操作简单、实践性和操作性强的前沿生物学技术。本研究在菜心VIGS沉默植株构建的教学实验中,以种子真空侵染方法为基础,通过优化侵染浓度、侵染时间和共培养时间,得到了操作简单,侵染效率和植株成活率高,白化表型明显的侵染体系。通过实验教学可知,菌液OD600为0.80,侵染时间5 min,培养15 h的侵染效率最高,BcPDS基因的表达受到抑制,侵染优化后的菜心VIGS体系稳定且高效。该教学实验的构建使学生的学习兴趣得到了明显提高,培养了学生创新思维能力和独立工作能力,锻炼了学生的动手能力,并具备一定的创新和科研能力。

病毒诱导基因沉默(VIGS)在禾本科植物中的研究进展

病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)是近几年新发展起来的一种反向遗传学技术。它是通过将含有目的基因的重组病毒载体导入到宿主植物中,抑制植物内源基因表达,使其表现出目标基因功能丧失或表达水平下降的表型,属于转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing, PTGS)。与传统的技术相比,VIGS技术具有操作简便、无需构建转基因植株、能快速获得沉默表型等明显优点,现已被广泛应用于植物功能基因组学的研究。本文对VIGS的作用机制、操作过程、影响沉默效率的因素、应用领域各个方面进行阐述,其中会对禾本科植物中的可用载体、研究进展、前景展望进行重点介绍。

TRV病毒诱导大豆基因沉默体系优化及应用

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术已广泛用于植物基因功能研究,以烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)为载体的沉默体系介导大豆基因沉默效率有待明确,采用无缝克隆技术构建TRV-VIGS沉默体系,探索不同接种方法对大豆靶基因在不同组织间的沉默效率,为大豆基因功能研究提供依据。以八氢番茄红素去饱和酶(phytoene desaturase,GmPDS)及泛素连接酶(GmATL3)基因为靶基因,将含有pTRV1和重组载体菌液采用注射、灌根(agroinoculation)、注射与灌根相结合3种方法分别接种大豆中黄13,接种28 d观察沉默表型现象,并使用RT-qPCR技术检测根部与叶部基因相对表达量,明确不同方法沉默效果。注射接种的大豆叶边缘及叶内出现黄化褪绿,灌根接种与注射加灌根接种的叶片表面出现褪绿斑点及褶皱褪绿表型。RT-qPCR结果表明,3种接种方法对沉默GmPDS效果接近100%;注射接种对GmATL3的沉默效率在叶部为80%-95%,根部为40%-60%;灌根与注射加灌根接种,根部沉默效率为70%-90%,叶部沉默效率为15%-50%。不同接种方法产生不同程度沉默表型,且对不同内源基因沉默效率不同。接种方法对不同组织沉默效率存在差异,注射方法对叶片沉默效率最高,注射加灌根结合的方法对根部沉默效率最高。

番茄环纹斑点病毒N和NSm基因的VIGS载体构建

【目的】番茄环纹斑点病毒(Tomato zonate spot orthotospovirus,TZSV)由传毒介体蓟马以持久增殖型方式传播,且能与其他病毒复合侵染作物,对中国西南地区重要蔬菜的产量和观赏作物的品质造成严重影响,给当地农业生产带来了严重危害。TZSV的N和NSm基因与病毒分类、运动和系统侵染密切相关。本研究通过构建N和NSm基因沉默载体,以期为进一步研究TZSV N和NSm基因在病毒侵染方面的功能提供材料,为抗病育种以及田间绿色防控提供一些依据。【方法】根据TZSV N和NSm基因序列设计特异性引物,利用RT-RCR技术扩增得到TZSV N和NSm基因片段,将扩增得到的目的基因连接到pEASY-Blunt-Zero载体上,含有N和NSm基因序列的pEASY-Blunt-Zero载体和pTRV-pTV00载体用Bam HI和Hind III限制性内切酶进行双酶切,并将酶切产物进行纯化回收,纯化后产物与pTRV-pTV00载体使用T4 DNA连接酶连接,获得pTRV-PTV00-N和pTRV-PTV00-NSm重组载体,将其转入根癌农杆菌GV3101中,并注射到本氏烟和栽培烟K326中,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测病毒N和NSm基因的沉默效率,间接酶联免疫吸附试验(ID-ELISA)检测N和NSm蛋白的含量。【结果】RT-qPCR分析表明,本生烟和栽培烟K326中N和NSm基因在接种TZSV后5 d沉默效率均大于90%。ID-ELISA结果显示,2个蛋白含量在不同时间内均显著下降,其中NSm蛋白含量连续9 d显著下降。【结论】TZSV N和NSm基因沉默载体构建成功,并成功试验于本氏烟和栽培烟K326。通过构建TZSV N和NSm基因沉默载体,为研究TZSV致病机理提供了材料,为田间抗TZSV育种和防控提供了理论依据。

油棕病毒诱导的基因沉默体系的建立及优化

为开展油棕油脂代谢调控相关基因鉴定研究,以油棕八氢番茄红素脱氢酶基因(phytoene desaturase gene,PDS)作为报告基因,探索以病毒载体TRV为载体在油棕胚状体上应用病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)的可能性,并对油棕胚状体VIGS体系的相关参数进行优化。结果显示:以EHA105为菌种、侵染菌液OD_(600)=0.5、侵染时间5 min、乙酰丁香酮(AS)质量浓度20 mg/L、共培养48 h、侵染后培养时间为12 d能取得最佳的基因沉默效果。在此基础上,利用优化后的VIGS体系对油棕二酰甘油酰基转移酶基因(diacylglycerol acyltransferase gene,DGAT)进行沉默,取得了预期的基因沉默效果。

病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)在园林植物中的研究与应用

基因沉默在基因功能验证中应用愈加广泛,而病毒诱导的基因沉默技术作为其主要的方法之一,对于基因验证具有重要作用。从VIGS的发展、原理、分类、效率及应用等方面梳理病毒诱导的基因沉默技术在园林植物中的研究与应用,以期为园林植物的基因组研究夯实基础。

病毒诱导的基因沉默

病毒诱导的基因沉默"(virus-induced gene silencing,VIGS)一词最早用于描述被病毒侵染的植物的恢复"现象,是一种植物抗病毒侵染的自然机制,现在已被开发成通过插入目的基因片段的重组病毒抑制植物内源基因表达的遗传技术,用于基因功能分析.VIGS由小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)驱动,siRNA单链与RNA诱导的沉默复合物(RNA induced silencing complex,RISC)结合后,特异性地和与siRNA同源的靶标RNA结合,并降解RNA模板.已有源于15种不同类型病毒的VIGS载体得到开发和应用.在VIGS载体中插入的目的片段、重组VIGS病毒载体的植物导入方法、沉默处理时的寄主生育期、沉默处理后的植物培育条件等均显著影响VIGS的效率.作为一种新型的基因鉴定和功能研究技术工具,VIGS具有无需事先知道目的基因全长序列、获取表型迅速、无需构建转基因植株等诸多优点,已越来越广泛地被应用于植物基因功能研究.

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 (virusinducedgenesilencing ,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 。

植物中病毒诱导基因沉默的研究进展

研究表明TGS往往与目的基因启动子的甲基化密切相关,RNA沉默则由目的基因的 mRNA特异性降解引起。植物体中诱导RNA沉默的外部因素有转基因和病毒。与传统的转基因 技术相比,病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing VIGS)是一种瞬时表达体系,能在较 短的时间里取得良好的效果,目前被广泛地用来研究植物基因的功能。就VIGS的研究进展做一 个比较全面的综述。阐述了DNA和RNA病毒诱导植物基因沉默的机理,同时讨论了利用病毒诱 导的基因沉默(VIGS)鉴定植物基因功能的优缺点和将来的发展趋势。

病毒诱导番茄的基因沉默

该实验通过RT-PCR获得了番茄八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase,PDS)基因的部分序列,双酶切PDS片段和烟草脆裂病毒载体(pTV00),构建重组载体pTV00-PDS,经农杆菌GV3101介导侵染番茄叶片并观察植株表型变化。结果显示,被侵染的番茄表现出明显的光漂白现象。半定量RT-PCR检测表明,PDS的mRNA被显著降解。该沉默体系的建立为下一步大规模验证番茄基因功能奠定了基础。

病毒诱导的基因沉默及其在植物功能基因组学研究中的应用

病毒诱导的基因沉默(VIGS)是植物体中天然存在的一种抵御外源核酸入侵的防御系统,正常情况下保护植物免受病毒的侵染.植物的这种防御机制可被病毒RNA激活,属于转录后基因沉默现象.如果在病毒载体中插入目标基因片段,侵染寄主植物后,植物会表现出目标基因功能丧失或表达水平下降的表型.利用这种机制,可以确定基因功能.目前,这种技术有望发展成为一种简单、快速、高通量的分析已知序列基因功能的方法.文中综述了VIGS技术的原理与发展,并讨论该技术在植物功能基因组学研究中的应用前景.

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,涉及基因沉默的起始、维持和信号放大、传播共3个阶段;②VIGS技术、载体与方法学的发展;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。

蔊菜病毒诱导基因沉默体系构建

构建蔊菜的病毒诱导基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)体系,旨在建立蔊菜的快速基因功能验证的方法。通过RT-PCR扩增出棉花、大豆、拟南芥的1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(Cloroplasto alterados,CLA)基因片段,并将其分别构建到烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导的VIGS载体,通过农杆菌GV3101侵染蔊菜并观察蔊菜的表型变化。结果显示,3种不同的CLA基因所侵染的蔊菜均出现不同程度的白化现象,半定量RT-PCR检测显示CLA的mRNA被显著降解,表明成功构建了蔊菜的VIGS体系。

病毒诱导的基因沉默技术及其在植物中的研究进展

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是近年来发现的一种转录后基因沉默现象,是植物抵抗病毒侵染的一种自然机制。现已被开发为快速鉴定植物基因功能的一种反向遗传学新技术。与传统的植物转基因技术相比,VIGS无需构建转基因植株,而且具有操作简便、获得表型快速等优点,目前已广泛应用于与植物抗病、逆境胁迫、细胞信号转导以及生长发育等相关基因功能的研究。该文就VIGS技术的作用机理、主要操作规程、在植物基因功能研究方面的应用以及存在的问题进行综述。

病毒诱导的基因沉默及其在植物研究中的应用

病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)在植物的基因功能鉴定中是一个非常有用的工具,在植物中了得到广泛应用。与传统的研究植物基因阻断的方法相比,VIGS具有简便高效、周期性短、不需要对植物进行转化以及可以沉默基因家族等特点,而且在一定条件下其沉默效应还能够传递给后代。介绍了VIGS的原理与操作过程,综述了该技术的应用与研究成果,有助于推动其在植物尤其是农作物育种中的进一步应用与发展。