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植物VIGS技术及其在林业科学中的研究进展

2021-06-23高鹏飞席飞虎张泽宇胡凯强陈凯魏文桃丁家治顾连峰

生物技术通报 2021年5期
关键词:物种植物

高鹏飞 席飞虎, 张泽宇 胡凯强 陈凯 魏文桃 丁家治 顾连峰

(1.福建农林大学林学院 基础林学与蛋白质组学中心,福州 350002;2.福建农林大学生命科学学院,福州 350002)

最新一代的Nanopore纳米孔测序技术和PacBio的异构体测序(Iso-Seq)技术可便捷鉴定出长片段的基因信息[1],现在已经广泛运用在植物学研究之中[2]。由于测序技术的飞速发展,测序仪器更加便携,检测时长大大缩短,所以不同植物物种的基因组序列信息也随之激增[3],包括银白杨(Populus alba)[4]、挪威云杉(Picea abies)[5]、木麻黄(Casuarina equisetifolia)[6]等林木基因组被测序。虽然大规模高通量的基因序列已知,但相对应的基因功能分析却相对滞后,特别是确定林木物种基因功能仍然是一项艰巨的任务,因此开发对应物种实用高通量的基因功能研究工具极为重要。

目前林木存在树体高大、世代周期长、外源基因表达困难等问题[7]。利用植物稳定过表达可以定向改造植物的遗传特性在林木研究中虽已有应用报道[8],然而会受植物组织再生率、调控元件、转化频率等条件的限制,并且多数林木物种的稳定遗传转化体系较为困难,特别是在裸子植物针叶树种中。化学诱变、辐射诱变、T-DNA插入、基因枪微弹轰击等手段[9]都也可以引发植物基因功能的丧失或者整合外源基因,但这些技术难以做到高效特异性的靶向目的基因。针对以上两种问题使用VIGS可作为研究林木基因功能的一种快速有效的替代方案[10],该技术与 RNA 干扰(RNA interference,RNAi)都属于转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing,PTGS)[11]。VIGS 利用了病毒侵染植物后引发RNA沉默,病毒被设计修饰后成为携带植物自身基因转录物的片段则会靶向降解该特定内源基因的转录本序列从而引发靶基因序列的特异性沉默达到研究该基因功能的目的[12-13]。……

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