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rna调控与作物农艺性状改良

中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 618-636页

作者：何凯周晓利王玉秋朱丹萌北京大学现代农学院与生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid,rna)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源... 详细信息

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid,rna)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源.本文综述了小RNA和长链非编码rna的生成代谢和功能机制,着重介绍了小RNA、长链非编码rna及其rna修饰在调控作物产量与品质、抗病与抗逆等方面的研究进展.同时介绍了利用rna技术改良遗传性状的研究,并展望了rna技术的开发与利用对于未来农业生物技术应用的重要意义.

关键词： rna调控农艺性状小RNA 长链非编码rna rna修饰 rna技术

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脊椎动物Argonaute蛋白的研究进展

生物工程学报 2024年

作者：谢贤华茹盟彭剑玲翁林健黄建珍江西农业大学动物科学技术学院江西农业大学动物科学技术学院

Argonaute蛋白是广泛活跃于不同生物的整个生命周期、与小RNA(small rna， srna)结合并调控基因表达的一类蛋白。脊椎动物Argonaute蛋白有两个分支，Ago蛋白和Piwi蛋白，两分支蛋白均包含N、L1、L2、PAZ、MID和PIWI结构域。N结构域有助... 详细信息

Argonaute蛋白是广泛活跃于不同生物的整个生命周期、与小RNA(small rna， srna)结合并调控基因表达的一类蛋白。脊椎动物Argonaute蛋白有两个分支，Ago蛋白和Piwi蛋白，两分支蛋白均包含N、L1、L2、PAZ、MID和PIWI结构域。N结构域有助于srna单链加载；L1、L2起结构域连接作用；PAZ和MID结构域通过锚定srna发挥功能；部分Argonaute蛋白的PIWI结构域类似rnase H，具有核酸内切酶功能。Ago蛋白主要在转录及转录后水平调控基因表达；Piwi蛋白主要存在于生殖细胞，通过多种途径沉默转座子以保护机体基因组免受破坏，同时参与基因表达调控。本文结合近年来Argonaute蛋白在晶体结构、功能解析、表达模式等方面的研发新进展，从蛋白结构、srna依赖性、基因表达调控机制、生物学功能等方面对脊椎动物Ago和Piwi蛋白分支进行比较阐述，以期阐明其在表观遗传调控中的作用，并为后续Argonaute蛋白的深入研究和实际应用提供参考。

关键词： Argonaute蛋白小RNA 基因表达调控机制生物学作用

低压低氧对小鼠精子发生及其小RNA表达的影响

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兽类学报 2022年第5期42卷 579-589页

作者：李双贾功雪陶海萍王玉军李斌业杨其恩中国科学院西北高原生物研究所中国科学院高原生物适应与进化重点实验室西宁810001 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北高原生物研究所青海省动物生态基因组学重点实验室西宁810001 青海省人民医院生殖医学中心西宁810007

作为青藏高原最为关键的环境因子,低压低氧对高原非习服动物繁殖和生殖系统功能有不利影响。已有的研究表明,低氧环境会导致雄性生殖细胞凋亡、精子畸形率升高、精子质量下降,进而影响受精和早期胚胎发育,但目前缺乏低氧损伤精子功能的... 详细信息

作为青藏高原最为关键的环境因子,低压低氧对高原非习服动物繁殖和生殖系统功能有不利影响。已有的研究表明,低氧环境会导致雄性生殖细胞凋亡、精子畸形率升高、精子质量下降,进而影响受精和早期胚胎发育,但目前缺乏低氧损伤精子功能的机理研究。小RNA(small rna)是在转录后及翻译水平上调控基因表达的重要功能分子,不同类型的small rna通过诱导基因沉默或调控翻译等方式参与调节精子发生。本研究通过低压氧舱模拟海拔5000 m处理4周建立缺氧小鼠模型,发现低氧处理导致小鼠曲精细管中生精细胞排列紊乱,精子数量未发生显著变化但畸形率增加17.5倍(Prna测序发现,低氧组小鼠精子中的small rna碱基偏好性与对照组一致,第一碱基对尿嘧啶(U)有很强的偏好性。低氧组小鼠精子中21 nt长度的small rna比例显著减少4.4%(P小鼠精子中pirna、tsrna表达无差异,但mirna表达上调21个,下调58个。对差异mirnas靶基因与相同低氧处理小鼠睾丸组织差异基因比对,共比对到831个差异表达基因,其中上调mirnas的靶基因中有429个差异表达基因;下调mirnas的靶基因中有813个差异表达基因。此外,上调mirnas的靶基因富集在FoxO信号通路、甲状腺激素信号通路、类固醇生物合成和HIF-1信号等通路,而下调mirnas的靶基因富集在脂肪酸代谢等通路。本研究获得了缺氧小鼠精子small rna变化图谱,对人类和其他动物在缺氧环境下精子表观遗传修饰变化的研究具有参考价值。

关键词：低压低氧精子小RNA 靶基因

小RNA生物合成途径主要元件调控稻瘟病菌生长发育和致病性

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植物保护学报 2023年第2期50卷 333-342页

作者：张丽梅项旭跃齐敏曹雪琦王宗华郑华坤福建农林大学植物保护学院闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室福州350002 闽江学院海洋研究院福州350108

为探究小RNA生物合成途径主要蛋白在稻瘟病菌Magnaporthe oryzae生长发育、胁迫响应和致病过程中的作用,在野生型菌株Guy11背景下,分别构建其单基因敲除突变体ΔMoago3、ΔModcl2、ΔMordrp2和双基因敲除突变体ΔMoago3ΔModcl2、ΔMoa... 详细信息

为探究小RNA生物合成途径主要蛋白在稻瘟病菌Magnaporthe oryzae生长发育、胁迫响应和致病过程中的作用,在野生型菌株Guy11背景下,分别构建其单基因敲除突变体ΔMoago3、ΔModcl2、ΔMordrp2和双基因敲除突变体ΔMoago3ΔModcl2、ΔMoago3ΔMordrp2、ΔModcl2ΔMordrp2,并测定不同突变体的营养生长、产孢过程、对不同胁迫的响应、致病性及侵染菌丝类型。结果显示,仅双基因敲除突变体ΔMoago3ΔModcl2和ΔMoago3ΔMordrp2的菌落直径较野生型菌株Guy11显著减少;突变体ΔModcl2和ΔModcl2ΔMordrp2的产孢量分别显著下降至野生型菌株Guy11和突变体ΔMordrp2的66.67%;十二烷基硫酸钠(sodium dodecylsulfate,SDS)、NaCl、山梨醇和H2O2胁迫对各突变体的抑制率影响不显著,但在刚果红胁迫下,突变体ΔMoago3、ΔMordrp2和ΔMoago3ΔModcl2的抑制率均显著高于野生型菌株Guy11的抑制率;与野生型菌株Guy11相比,突变体ΔMoago3、ΔModcl2、ΔMordrp2和ΔModcl2ΔMordrp2的致病性略微减弱,突变体ΔMoago3ΔModcl2和ΔMoago3ΔMordrp2的致病性则明显减弱,而且ΔMoago3、ΔModcl2、ΔMoago3ΔModcl2、ΔMoago3ΔMordrp2和ΔModcl2ΔMordrp2中类型3和类型4侵染菌丝的比例也相应减少。表明小RNA生物合成途径主要元件在稻瘟病菌生长发育、胁迫响应和致病过程中均发挥着重要的调控作用。

关键词：稻瘟病菌小RNA 生长发育致病性胁迫响应

十字花科黑腐病菌中一个与生长及Co^(2+)耐受性相关的小RNA的鉴定

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基因组学与应用生物学 2023年第11期42卷 1214-1222页

作者：马洁胡姗姗唐东阶广西大学生命科学与技术学院南宁530004 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004

细菌小RNA(small rna, srna)又称非编码rna (non-coding rna, ncrna),是一组长度为50~500 nt的rna分子,通常不编码蛋白质,但具有独立的功能。srna作为转录后调节因子在细菌的各种生理过程中发挥重要的作用。尽管目前人们已经从各种细菌... 详细信息

细菌小RNA(small rna, srna)又称非编码rna (non-coding rna, ncrna),是一组长度为50~500 nt的rna分子,通常不编码蛋白质,但具有独立的功能。srna作为转录后调节因子在细菌的各种生理过程中发挥重要的作用。尽管目前人们已经从各种细菌中鉴定了大量小RNA,但是大多数小RNA的功能还不清楚。本实验室之前在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.capestris, Xcc) 8004菌株(简称Xcc 8004)中鉴定了612个小RNA,但绝大多数小RNA的功能仍然未知。本研究采用过表达的方法对小RNA(srna-Xcc132)的生物学功能进行鉴定。结果发现,与带有空载质粒的野生型菌株相比,srna-Xcc132的过表达菌株OE132在基本培养基中的生长速度明显加快而且对Co^(2+)的耐受力明显增强,说明srna-Xcc132与Xcc 8004的生长和Co^(2+)耐受性有关。

关键词：十字花科黑腐病菌小RNA 过表达 Co^(2+)耐受生长

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畸形桑叶中病毒的鉴定及其小RNA特征分析

植物保护 2022年第5期48卷 251-255,268页

作者：孔卫青凌君杨金宏安康学院陕西省蚕桑重点实验室安康725000

从安康市桑园采集了68份畸形桑树叶片样品,利用PCR扩增检测鉴定其中存在4种病毒,分别是桑花叶型萎缩病相关病毒(mulberry mosaic dwarf-associated virus,MMDaV)、桑花叶卷叶病相关病毒(mulberry mosaic leaf roll associated virus,MMLRaV)、桑花叶萎缩类病毒(mulberry mosaic dwarf viroid,MMDVd)和桑潜隐病毒(mulberry cryptic virus,MuCV),存在复合侵染。对4种病毒复合侵染桑叶进行小RNA深度测序和分析,结果显示其中的srna来自MMDaV、MMLRaV、MMDVd、MuCV 4种病毒,与RT-PCR检测结果一致。进一步分析srna长度和5′-末端序列,MMDaV srna长度以24 nt最多,其他病毒srna主要为21 nt。MMDaV基因组链srna 5′-末端以A和T为主,MuCV以C最多,MMLRaV和MMDVd一致,均以T最多。

关键词：畸形桑叶病毒复合侵染小RNA

十字花科黑腐病菌中一个与生长及Co耐受性相关的小RNA的鉴定

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基因组学与应用生物学 2023年

作者：马洁胡姗姗唐东阶亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西大学生命科学与技术学院

细菌小RNA(small rna， srna)，又称非编码rna (non-coding rna， ncrna)，是一组长度为50 -500nt的rna分子，通常不编码蛋白质，但具有独立的功能。srna作为转录后调节因子在细菌的各种生理过程中发挥重要的作用。尽管目前人们已经从... 详细信息

细菌小RNA(small rna， srna)，又称非编码rna (non-coding rna， ncrna)，是一组长度为50 -500nt的rna分子，通常不编码蛋白质，但具有独立的功能。srna作为转录后调节因子在细菌的各种生理过程中发挥重要的作用。尽管目前人们已经从各种细菌中鉴定了大量小RNA，但是大多数小RNA的功能还不清楚。本实验室之前在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. capestris， Xcc) 8004菌株(简称Xcc 8004)中鉴定了612个小RNA，但绝大多数小RNA的功能仍然未知。本研究采用过量表达的方法对小RNA srna-Xcc132 的生物学功能进行鉴定。结果发现，与带有空载质粒的野生型菌株相比，srna-Xcc132的过表达菌株OE132在基本培养基中的生长速度明显加快以及对Co2+的耐受力明显增强，说明 srna-Xcc132对Xcc 8004的生长和Co2+的耐受有关。

关键词：十字花科黑腐病菌小RNA 过表达 Co 耐受生长

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表观代际遗传与精子中非编码小RNA

中国科学：生命科学 2022年第3期52卷 312-321页

作者：殷鑫王延博艾仔海尔•艾尼瓦尔陈熹南京大学生命科学高等研究院南京大学生命科学学院南京210023

近年研究表明,父亲肥胖、糖尿病和精神压力等后天环境暴露,不仅损害自身健康,也可能对其子代健康产生影响,此类特殊的遗传现象并不涉及DNA序列的改变,因此科学家使用表观代际遗传现象来解释这种非经典遗传学现象.已发现的代际遗传机制包... 详细信息

近年研究表明,父亲肥胖、糖尿病和精神压力等后天环境暴露,不仅损害自身健康,也可能对其子代健康产生影响,此类特殊的遗传现象并不涉及DNA序列的改变,因此科学家使用表观代际遗传现象来解释这种非经典遗传学现象.已发现的代际遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰和精子小RNA调控等,其中父亲后天环境暴露导致精子小RNA表达谱改变,潜在调控早期胚胎发育,从而介导异常表型代际遗传的过程是目前研究的重点方向.但仍然存在诸多科学问题亟待解决,包括环境暴露如何影响精子小RNA表达谱,即小RNA的来源;精子小RNA传递到卵母细胞通过何种机制影响胚胎早期发育,从而传递父本环境暴露的信息给子代;受精卵中只携带了一个精子的小RNA信息,如此低量的小RNA是如何发挥足以决定子代某方面表型的强大生物学功能的.本综述将系统阐述父亲精子小RNA在代际遗传方向的既有发现及其作为代际遗传现象的分子信息载体的研究价值,为代谢类疾病和精神类疾病的代际遗传现象未来的发展方向提供参考.

关键词：代际遗传精子小RNA 细胞外囊泡

3型猪源呼肠孤病毒的小RNA深度测序技术鉴定及其TaqMan qPCR检测方法建立和应用

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3型猪源呼肠孤病毒的小RNA深度测序技术鉴定及其TaqMan qPCR检测...

作者：武松山东北农业大学

学位级别：硕士

世界各地新发或再发传染病频繁发生,新型病毒出现的概率也随之增加,这对于传统的病毒检测手段提出了严峻挑战,需要改进相应的检测方法。由于传统病毒检测依赖于对病毒信息的了解,并且并非所有的病毒都可以进行分离培养,仅依赖传统病毒... 详细信息

世界各地新发或再发传染病频繁发生,新型病毒出现的概率也随之增加,这对于传统的病毒检测手段提出了严峻挑战,需要改进相应的检测方法。由于传统病毒检测依赖于对病毒信息的了解,并且并非所有的病毒都可以进行分离培养,仅依赖传统病毒检测方法鉴定未知病毒或新出现的病毒周期长、耗费较大量人力物力。小RNA深度测序技术属于二代测序技术,在对病毒没有了解的情况下便可以完成对未知病毒或者新型病毒的鉴定,并且有利于进一步建立该病毒的特异性诊断方法。哺乳动物呼肠孤病毒(MRV)在自然界分布广泛,人和动物感染MRV非常普遍,可引起呼吸道、肠道症状和心肌炎。动物源分离的MRV毒株与能够引起人类疾病的MRV毒株亲缘关系很近,对公共安全存在重大威胁。为了对MRV-3进行流行病学调查、病原诊断和防控提供技术支持,实现对MRV-3毒株检测监控。本研究通过小RNA深度测序技术对未知病毒样本小RNA测序共获得0.73G Reads,Q30在95.46以上;去除宿主的小RNA后,经组装和去冗余后该样品分别得到758条病毒uniq contig序列;病毒contig序列比对核酸和蛋白库数据库,得到了234条病毒contig。最终检测出了19条病毒序列,11条为MRV(其中MRV-1、MRV-2、MRV-3和MRV-4分别为1、3、6和1条),其余8条分别为α乳头瘤病毒、鲤疱疹病毒、巨细胞病毒、慢病毒、绵羊疱疹病毒、蓝舌病毒、副流感病毒和猪瘟病毒。由于MRV的S1基因决定血清型,所以本研究选择MRV-3的S1基因985～1130 bp处设计引物和TaqMan探针,构建阳性质粒标准品,建立了针对MRV-3毒株的TaqMan RTqPCR检测方法。结果显示Ct值与阳性质粒标准品浓度在1.50×107～1.50×100 copies/μL范围内呈良好的线性关系,相关系数(R2)为0.994;该方法最适引物浓度和TaqMan探针浓度分别为0.4μmol/L和0.2μmol/L;特异性实验结果表明此方法仅对MRV-3毒株进行扩增;本研究建立的TaqMan RT-qPCR敏感性优于常规PCR,其最低检测浓度达到1.50×10-1 copies/μL;重复性实验证明本方法重复性和稳定性好;通过临床样品的检测证明了本研究建立的检测方法效果较好,优于国标T/CALAS 50-2017所推荐的常规PCR和传统PCR方法,可以用于临床检测。综上所述,本文应用小RNA深度测序技术快速对临床样品进行病毒的鉴定,在此基础上建立了MRV-3毒株的TaqMan RT-qPCR检测方法,该方法特异性强、灵敏度高、稳定性好,为检测MRV-3病毒株提供了技术手段。

关键词：哺乳动物呼肠孤病毒小RNA深度测序技术小RNA TaqMan实时荧光定量PCR检测方法