水稻抽穗期基因及分子调控机制研究进展
水稻抽穗期基因及分子调控机制研究进展
摘要：抽穗期是水稻品种的重要农艺性状之一，它对于水稻适应不同的栽培地区和耕作季节是至关重要的。水稻的开花期主要由感光性、感温性和基本营养生长性决定，多年来研究者提出了光周期途径、赤霉素途径、自调节途径和春化作用等4种调控途径，其中研究的最多的是光周期途径[1]。近年来，在水稻抽穗期基因的发掘、定位、克隆及作用机制等方面，特别是QTL研究方面取得较大进展。在此．回顾了水稻抽穗期基因／QTL的定位和克隆，阐述QTL的互作及与主基因的等性关系，并通过和拟南芥模式植物的对比进一步阐述了水稻开花的分子机制，为研究禾本科植物的抽穗期基因提供了有意义的启示。旨在为中国水稻抽稳期基因遗传以及在育种上的应用提供理论依据[2]。
关键词：抽穗期，光周期，基本营养生长性
引言
水稻抽穗期(生育期)是决定品种地区与季节适应性的重要农艺性状，选育早熟高产的水稻品种一直为水稻育种家所重视。水稻早熟基因的发现和利用将有助于解决早熟与丰产难以兼顾的矛盾，也有利于克服籼粳亚种间F，超亲迟熟的障碍。因此，发掘和鉴定水稻抽穗期基因(包括QTL)，开展抽穗期基因定位、克隆等方面的研究，并深入探讨水稻抽穗期基因的分子作用机理，具有重要的理论意义和应用价值。同时，水稻作为单子叶模式植物，这方面研究也对同类植物特别是禾本科粮食作物的抽穗期基因和QTL研究具有指导意义[2]。
1 水稻光周期研究进展
植物光周期现象的发现始于1921年Garner和Allard对美洲烟草开花期与长日照条件关系的研究[3]．大量的进一步研究发现。植物在光照时间长于或者短于某临界值，或只在特定光照时间范围内才会开花。他们将植物通过感受昼夜长短
变化而控制开花的现象称为光周期现象。水稻的开花期被称为抽穗期。在正常生
长温度下，水稻抽穗主要受光照影响，抽穗一般发生在短日照条件下，水稻是一
种短日照植物。光周期对水稻生长发育调控的研究已开展多年，20世纪60年代，
我国学者丁颖就主持了对数百份水稻品种资源进行光温特性研究。20世纪80年
代和90年代，张自国、曾汉来等开展了大量的水稻光温敏机制的研究，初步探
索了光温对水稻抽穗期和育性的关系，并提出了可能的调控机制[4-6]。
1.1水稻中已鉴定的与光周期调控相关的基因
随着研究的深入，很多与水稻抽穗相关的基因被发现，其中包括一系列与进
化紧密和水稻的适应性调节相关的保守基因。从遗传学、分子生物学、比较生物
学的角度进行的研究，使我们了解了光周期途径控制水稻抽穗的部分机制。
借鉴拟南芥光周期途径的研究成果，我们将已鉴定的与光周期途径相关的基
因划分为以下几类：光受体和生物钟基因、Hdl基因及其调节基因、Ehdl基因及
相关基因、成花素基因调节基因。
目前已鉴定的光周期有关的基因有30多种，我们将基因的名称、功能和参
考文献列于表1。
表l水稻光周期调控相关基因
Type Name Protein Function Reference
光受体相关
基因
PhyA PhytochromeA 远红光受体[7] PhyB PhytochromeB
红光受体，抑制开
花
[8] PhyC PhytochromeC 红光受体[9]
OsCRY1
隐花色素[10] OsCRY2
OsNPH1a
向光素
蓝光/紫外光-A受
体
[11] OsNPH1b
Se5 血红素氧化酶抑制开花[12]
生物钟相关
基因OsCCA1/LHY
依赖昼夜节律控
制开花
[13] OsPRR1/TOC1
Pseudo-response
regulator
[14]
OsPRR37
OsPRR59
OsPRR73
OsPRR95
OsZTL1 LOV，F-box，Keleh [15]
OsZTL2 repeat protein
OsFKF1
OsPCL1 富谷氨酰胺蛋白[16] OsGI 核蛋白[17]
Hd1相关基
因
Hd1 转录因子
在长日照下抑制
开花
[18]
Hd2 未知蛋白[19] Hd6
蛋白激酶CK2的
α亚基
[20] OsMADS50 MADS蛋白促进开花[21]
Ehd1相关基
因
Ehd1 富谷氨酰胺蛋白短日照抑制开花[22] OsLFL1 转录因子抑制开花[23] Ghd7 含CCT基序蛋白长日照抑制开花[24] OsMADS51 MADS蛋白
正调控Ehd1，促进
开花
[25]
Osld1
含锌指基序蛋白
[26]
Ehd2 [27]
成花素相关
基因
Hd3a 成花素促进开花[28] RFT1 类成花素蛋白短日照促进开花[29]
OsDof12 DNA结合蛋白
长日照促进成花
素表达
[30] OsCO3 转录因子
短日照抑制成花
素表达
[31]
OsMADS14
MADS蛋白促进开花[32] OsMADS15
1.2 光周期与各相关基因的表达及抽穗期的调控因子
Hd3a表达的蛋白已经被证明就是水稻的成花素，通过在水稻中各组织间的运输直接控制水稻开花．Hdl和Ehdl是水稻光周期调控的两个关键基因，一系列光信号都通过作用于这两个基因来发挥效应．我们将分别介绍短日照、长日照和暗期中断条件下，各种光周期基因的调节途径，特别是对Hdl、Ehdl和Hd3a 的调控作用。
短日照下，Hd3a逐渐被诱导表达，大约抽穗前30 d也就是成花素开始转运时达到最大值．短日时，Hd3a的促进子和Hd3a mRNA的最大值都在每天黎明，表明Hd3a的调控主要发在转录水平[33]。Hd3a的表达还受到遗传影响，有时在黎明后还有一个表达的高峰[34]。转基因实验表明，导入Hd3a的水稻材料，在长短日照下的抽穗时间都提前．Hd3a mRNA在日照下上调，诱导水稻开花．该结
果说明Hd3在短日照下促进抽穗．Hd3a主要受Hdl调控。
OsGI是Hdl主要的上游基因，OsGI编码的蛋白在水稻细胞的细胞核和细胞质中都大量存在．OsGI的表达量呈节律性变化，在光照时表达量升高，黑夜时表达量降低，表达的峰值在长、短日照下都在傍晚。不管在长日还是短日照下，OsGI过量表达都将引起水稻推迟抽穗．检测发现，OsGI过量表达会造成Hdl表达量增加，Hd3a的表达量减少，从而引起水稻的开花被抑制。在短日照下，利用RNAi或者反义表达抑制OsGI的表达，会明显减少Hdl mRNA的丰度。OsGI 调控Hdl表达可能的途径是降解Hdl转录抑制子。但是，OsGI的mRNA量傍晚时达到最高值，Hdl是在午夜，具体的调控方式还有待进一步研究．Se5突变的植株中，OsGI的表达受到抑制，说明有功能的PhyB蛋白调控OsGI基因的转录。
Ehdl基因是Hd3a的促进子，通过在诱导Hd3a的表达，促进水稻开花．Ehdl 下促进Hd3a、RFT和OsMADS14的表达．基因的突变或者RNAi干扰会造成Hd3a减少．在Hdl缺失时，Hd3a的表达量与表达量一致．短日照条件下，Ehdl 优先表达，且一天中出现两次高峰值，在黎明前2h和黎明后4h．在短日照和长日照后持续采用黑暗处理，耽d1都会出现表达的峰值，这说明Ehd1的表达可能主要受黑夜的长短控制。
长日照下，Hd3a的表达量很低，甚至不表达．Hdl在长日下强烈抑制Hd3a 的表达．在黝1基因被克隆前，Hdl突变体，在短日照下抽穗推迟长日照下抽穗提前，就说明了Hdl在短日下促进Hd3a表达，长日下抑制表达[19]。光敏色素影响Hdl在长日照下的作用，因为在光敏色素缺失的植株中Hdl无法抑制Hd3a的表达．Se5和Hdl的双突变体的抽穗期比Se5的单突变体长，双突变体中Hd3a 的mRNA量也比单突变体少，这是因为双突变体中Se5导致光敏色素也失去功能[35]。
Hd3a在长日下的表达量减少也与Ehdl在长日下的表达受到明显抑制有关．Ghd7是Ehdl的强烈抑制子[24]。Ghd7包含一个CCT结构域，与Hdl的CCT 结构域相似度达到60％，但是没有Hdl含有的锌指域．长日下，Ghd7的表达量明显较高，主要集中在维管组织里．Ghd7在黄昏时表达量最高．对Ehdl有强烈抑制，但是对Hdl没有影响。OsLFLl突变体在长短日照下抽穗期都提前。OsLFLl 存在时，Ehdl及其下游基因表达都受到抑制．OsLFLl的过量表达也会延迟水稻
抽穗．该基因含有一个B3结构域，与Ehdl的启动子区结合，抑制Ehdl的而延迟水稻抽穗[23]。
对水稻长暗期处理，若暗期中断，抽穗期显著延迟。短光照即长暗期时，Hd3a 的mRNA在黎明前4h开始明显增多，在黎明时达到峰值，在白天保持一个高值．暗期中断处理时，Hd3a的mRNA量始终不会增多，且在白天持在低值．这表明暗期中断造成抽穗延迟的主要原因是删30的转录受到抑制。
受昼夜节律钟调控的OsGl的mRNA量期中断处理后变化不明显，说明昼夜节律钟在暗期中断时对Hd3a的表达量没有直接的调控作用．其他类成花素基因的mRNA量在暗期中断处理后同样也没有明显减少，说明暗期中断没有通过抑制类成花素的转录来延迟水稻抽穗。
暗夜中断处理后Hd1的mRNA量有所减少，且峰值出现较晚。对Hdl突变体进行暗期中断处理，突变体的抽穗期进一步延迟。说明暗夜中断除了抑制Hdl 途径外，还抑制其他调控途径。
综合以上的研究结果，水稻可能的抽穗光周期调控途径如图1所示。
2 水稻基本营养性研究进展
2.1 水稻基本营养生长性
水稻进入生殖生长之前，在受高温短日影响下，而不能被缩短的营养生长期，称为水稻的基本营养生长期，它是不受环境因子所左右的品种本身所固有的特性，又称为品种的基本营养生长性。在短日和高温（最适日长和最适温度）的条件下，水稻营养生长到抽穗改变的天数作为该品种的基本营养生长期。不同类型的品种有其不同的基本营养生长期，短的只有一周多，长的可达两个半月天以上。一般来说，籼稻的基本营养生长期长于粳稻，中籼品种最长[36] [37]。
2.2 水稻基本营养生长性的研究进展
水稻的短基本营养生长期对长基本营养生长期为显性。目前已经报道了12个可以控制水稻基本营养生长期并且对光周期不敏感的基因，有5个显性早熟基因和8个隐性迟熟基因[38] [39]。其中直接影响水稻基本营养生长期的显性早熟基因Ef-1，位于10号染色体上，该基因位点存在1个隐性等位基因及4个显性等位基因[38] [40]。直接影响水稻基本营养生长期的隐性迟熟基因Lf-1位于3号染色体上，Lf-1与水稻矮杆分蘖基因D-4连锁[39]。
3 问题与展望
作为光周期调控开花的模式植物，拟南芥是双子叶长日照植物，水稻是单子叶短日照植物，对水稻抽穗诱导机制的研究将有助于人们全面揭开开花诱导之谜，同时可以为其他植物的光周期调控开花的研究提供借鉴和指导．虽然，对水稻抽穗期的研究取得了一定的进展，对其调控机理有了基本的了解．但是，仍然有很多详细的调控原理是未知的．对水稻抽穗的光周期调控研究还需要进一步深入．为了更清楚地了解水稻开花的分子机制，我们还需要将已经定位的QTL如Hd2、Hd3b、Hd5等分离和克隆，找到更多控制抽穗的遗传因子，梳理各基因间的相互关系。
一些新的方法和技术可能会应用于水稻抽穗光周期调控的研究。例如，为了
寻找更多的控制开花的不同的等位基因，应该把能适应特殊环境的野生稻作为亲本构建种群。利用这种杂交组合，可以找到新的只在野生种或者栽培种中存在的控制水稻抽穗时间的QTL。我们还可以尝试从拟南芥以外的物种特别是禾谷科的物种中寻找同源基因。这些新方法、新技术应用于水稻抽穗期调控的研究将帮助我们进一步明晰水稻抽穗期调控的机制。同时抽穗期调控研究成果的应用范围也将进一步扩大。
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浅谈我国转基因水稻的研究(一)
浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前，水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术，并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展， 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛，由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响，水稻在漫长的进化过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，染色体组型和数目复杂多样，成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建，并导入植物基因组中，通过外源基因的直接表达，或者通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达，使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻，进一步拓宽了水稻抗病基因源，为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来，已经取得迅速的发展。到目前为止，中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉（高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病）。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因，由安徽省种子公司，安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻，育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物，获得发光作物，驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究，亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量，将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来，选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜，培育成抗除草剂油菜新品种；比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统；法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜，充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性，实现了萝卜不育细胞质的三系配套，对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国，因此，中国人吃饭问题的关键是水稻问题（高产和抗性问题），而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来，植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟，国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究，将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻，获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国，转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。（一）转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”，获得转基因植株。抗性鉴定表明，转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性；通过对转基因植株后代PCR分析，证实bar基因已整合到受体植株的基因组中，遗传分析表明，bar基因能在有性生殖过程中传递给后代，并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术，
转基因作物的研究进展
生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名：魏斌聪 学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班 课程名称：生物工程原理 指导教师：陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月
转基因作物的研究进展 魏斌聪 （浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015） 摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。 关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性 前言 转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、
肿瘤的发生与发展
肿瘤的发生与发展 肿瘤的定义：肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致克隆性异常增生而形成的新生物，常表现为局部肿块。 过程：局部组织的细胞—基因突变—细胞异常增生—新生物—局部肿块 发病机制：肿瘤的发病是一个多因素、多步骤参与的过程。 恶性肿瘤的病因（尚未完全了解）， 1.环境因素：化学，物理，生物因素 2.机体因素 化学致癌 化学致癌物：目前认为凡接触引起人或动物形成肿瘤的化学物质，称为化学致癌物（chemical carcinogen）。目前发现对动物有致癌作用的化学物质已达2000余种，其中有些可能和人类肿瘤的形成有关 分类：1。作用分式：直接致癌物，间接致癌物，促癌物 2.与肿瘤的关系：肯定致癌物，可疑致癌物，潜在致癌物 ? 1.直接致癌物：进入机体后与细胞直接作用，诱导细胞癌变的化学物质。 ? 2.间接致癌物：进入体内经微粒体氧化酶活化，变成具有致癌作用的化学物质 ? 3.促癌物：能促进其他致癌物诱发肿瘤形成的化学物质 ? 4.肯定致癌物（defined carcinogen）经流行病学调查确定，临床医师和科学工 作者都承认对人和动物有致癌作用，其致癌作用具有剂量反应关系的化学致癌物。 ? 5.可疑致癌物（suspected carcinogen）具有体外转化能力，而且接触时间和发 病率相关，动物致癌实验阳性，结果不恒定，且缺乏流行病学方面的证据。 ? 6.潜在致癌物（potential carcinogen）是在动物实验中可获得某些阳性结果， 但在人群中尚无资料证明对人具有致癌性的物质。 １、化学致癌物的作用点：为细胞的癌基因和抑癌基因 ２、作用：使癌基因激活，抑癌基因失活。 １、累积作用:(summation effect) 是指两种或多种致癌物同时或相继作用于机体，其复合效应等于单独作用之和２、协同作用:(synergistiic effect) 机体同时暴露于几种致癌物中其致癌作用高于个单独致癌物作用之和 常见的化学致癌物：多环芳香烃类，芳香胺与偶氮染料，亚硝胺类 化学致癌例子。苯胺染料：膀胱癌，烟草：肺癌，黄曲霉素：肝癌 物理致癌 1.电离辐射是最主要的物理性致癌因素 2.放射性同位素：镭、铀、氡等放射性同位素 3.紫外线：皮肤癌，着色性干皮病 病毒致癌 1/3为DNA病毒，2/3为RNA病毒 ?一、乳头状瘤病毒与宫颈癌（HPV） ?二、乙型肝炎病毒与肝癌（HBV） ?三、EB病毒与鼻咽癌和Burkit肉瘤（EBV） ?四、HTL V与人类T细胞白血病（HTL V） 致瘤性DNA病毒
表观遗传的调控机制
表观遗传的调控机制 摘要: 表观遗传是非DNA 序列遗传信息的传递, 它不涉及基因序列的改变, 不符合孟德尔式的遗传方式。表观遗传学研究的是生物可遗传的染色质修饰。目前，其主要研究内容包括DNA 甲基化、翻译后组蛋白修饰、组蛋白组成变化。其中DNA 甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式, 是调节基因组功能的重要手段。组蛋白修饰作为表观传中重要的调控机制之一, 在包括基因表达调控等多种生物学过程中起着重要作用。组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶共同参与形成和维持不同的组蛋白甲基化状态, 继而通过多种分子参与对组蛋白甲基化修饰的识别而引起下游过程的发生。组蛋白乙酰化和去乙酰化修饰也是调控表观遗传机制之一。最近人们还发现非编码的RNA也参与了表观遗传调控。 关键词：表观遗传，DNA甲基化，组蛋白修饰，RNA调控。 一 DNA甲基化调控表观遗传 经典遗传学认为，生命的遗传信息储存在 DNA的碱基序列上，几乎所有的生命活动都受基因调控。但是，作为开放的复杂系统，生命活动从来就不是由一种因素就能完全决定的。随着科学的发展，人们发现一些 DNA 或染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的改变。这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA 序列遗传信息的现象称为表观遗传（epigenetic inheritance）。由于它不涉及基因序列的改变，不符合孟德尔式的遗传方式，因此它是一种全新的遗传机制。表观遗传修饰有许多，其中 DNA 甲基化是基因组DNA 的一种最重要的表观遗传修饰方式，是调节基因组功能的重要手段。在植物中，DNA 甲基化参与细胞的许多生物学过程，在植物生长发育及进化过程中起着重要的调节作用。 1 植物DNA胞嘧啶甲基转移酶 植物DNA的甲基化是在 DNA 甲基转移酶（DNAMethyltransferase,DMT）的作用下，将 S- 腺苷甲硫氨酸上的甲基基团转移到 DNA 分子的胞嘧啶碱基上。在植物细胞中广泛存在的有三类结构和功能上不同的胞嘧啶甲基转移酶[1,2]。第一类是 MET1 甲基转移酶家族，它在甲基化酶中处于统治地位。第一个编码植物 DNA 甲基转移酶的基因是由 Finnegan 等人[1]从一个转基因的拟南芥品系中分离出来的，即 MET1 甲基转移酶。MET1 编码的蛋白在结构上类似于哺乳动物的甲基化酶 DnmtⅠ，二者在结构域上有 50%的同源性。MET1 的主要功能是在重复和单拷贝的 DNA 序列中维持甲基化，同样对许多形态特征、花期调控、移植变化和胚胎发育等有影响作用[1]。最近的研究表明它在从头甲基化 CG 岛过程中与一个发起甲基化的 RNA 片段有应答[3]。现已在胡箩卜、豌豆、西红柿、玉米等植物中鉴定出了 MET1 及其同源物[4]。第二类是结构域重排甲基转移酶（DRM），包括DRM1、DRM2 和 Zmet3 三个成员。它的结构与哺乳动物的 Dnmt3 甲基化酶类似[5]。但它的催化结构域的保守基序排列方式是与众不同的，为Ⅳ-Ⅸ-Ⅹ-Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ。其作用是在非对称位点从头甲基化 DNA 序列和维持失活转座子及转基因沉默位点的胞嘧啶甲基化修饰，并且对与外源 SiRNA 同源的 DNA 中所有的胞嘧啶进行从头甲基化[6]。第三类是染色质甲基化酶（CMT），该酶为植物所特有[7]，负责维持 CpNpG（N 是 A，T，C 或 G）三核苷酸中胞嘧啶的甲基化。其结构也是与哺乳动物的 DnmtⅠ相似，但是在 CMT 中有一个新的有色域氨基酸基元插入到了两个正则甲基转移酶基元之间。CMT 同时具有一个染色体结构域和 C- 甲基化催化活性，对对称结构上的甲基化有特殊作用。在拟南芥中已经识别了至少 3 个 CMT 编码基因[1]，其中 CMT1 被认为是没有功能的。CMT 与 DRM 一起，共同维持 CpNpG 和 Cp-NpN（N 非 G）核苷酸序列中胞嘧啶的甲基化。此外，植物中还存在第四类甲基转移酶，如玉米中的 DMT104 和拟南
真核生物的基因表达调控机制
一、真核基因组的复杂性 与原核生物比较，真核生物的基因组更为复杂，可列举如下。 1. 真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在 109bp数量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，人则约有10万个基因。 2. 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传 成分(如线粒体DNA等)，这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 3. 原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核基因组是二倍体。 4. 如前所述，细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的基因表达调控的单元， 共同开启或关闭，转录出多顺反子(polycistron)的mRNA；真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子(monocistron)，基本上没有操纵元的结构，而真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的，这就涉及到多个基因协调表达的问题，真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。 5. 原核基因组的大部分序列都为基因编码，而核酸杂交等实验表明：哺乳类基因组中 仅约10%的序列为蛋白质、rRNA、tRNA等编码，其余约90%的序列功能至今还不清楚。 6. 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的，而真核生物为蛋白质编码 的基因绝大多数是不连续的，即有外显子(exon)和内含子(intron)，转录后需经剪接(splicing)去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质，这就增加了基因表达调控的环节。 7. 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外，重复序列不多。哺乳动物基因组 中则存在大量重复序列(repetitive sequences)。用复性动力学等实验表明有三类重复序列：1）高度重复序列(highly repetitive sequences)，这类序列一般较短，长10－300bp，在哺乳类基因组中重复106次左右，占基因组DNA序列总量的10－60%，人的基因组中这类序列约占20%，功能还不明了。2）中度重复序列(moderately repetitive sequences)，这类序列多数长100－500bp，重复101－105次，占基因组10-40%。例如哺乳类中含量最多的一种称为Alu的序列，长约300bp，在哺乳类不同种属间相似，在基因组中重复3×105次，在人的基因组中约占7%，功能也还不很清楚。在人的基因组中18S/28SrRNA基因重复280次，5SrRNA基因重复2000次，tRNA基因重复1300次，5种组蛋白的基因串连成簇重复30-40次，这些基因都可归入中度重复序列范围。3）单拷贝序列(single copy sequences)。这类序列基本上不重复，占哺乳类基因组的50-80%，在人基因组中约占65%。绝大多数真核生物为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复，是单拷贝的基因。 从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多，至今人类对真核基因组的认识还很有限，使现在国际上制订的人基因组研究计划(human gene project)完成，绘出人全部基因的染色体定位图，测出人基因组109bp全部DNA序列后，要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系，特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨的研究过程。 二、真核基因表达调控的特点 尽管我们现在对真核基因表达调控知道还不多，但与原核生物比较它具有一些明显的特点。
转基因育种研究进展
作物转基因育种研究进展 摘要：近年来，植物基因工程取得了辉煌的成就，而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。 关键词：作物，棉花，玉米，水稻，转基因育种，研究进展 植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组，并能在后代中稳定遗传，同时赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。常规育种常常受有性杂交亲和性的制约，而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍，快速有效地创造遗传变异，培育新品种、创造新类型，大大缩短新品种育成的时间。因此，随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术也蓬勃发展［1］。 1 转基因棉花育种的研究与进展 近年来，随着基因工程技术的不断发展，利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径，极大地推动了棉花遗传育种的发展［2］。中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。 1.1转抗虫基因 1991年成功将外源Bt基因导人棉株中，1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因，并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种，获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系；包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体，通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织，经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系，且农艺性状均优于对照。 1.2转抗黄萎病相关基因 利用花粉管通道法和农杆菌介导转化法将菜豆中的几丁质酶和烟草中的葡聚糖酶基因转入棉花，并从转基因高世代材料中筛选出了高抗黄萎病的品系；将天麻抗真菌蛋白基因用花粉管通道法转化天然彩色棉主栽品种，从高世代系中选育出既抗枯萎病又抗黄萎病的兼抗材料；将葡萄糖氧化酶基因(GO)转入棉花，转基因后代对枯萎病和黄萎病抗性均有显著提高，部分材料抗性达到抗病水平。1.3转抗除草剂基因 1997年由美国孟山都公司推出抗除草剂棉花抗性品种，他们从土壤农杆菌变种CP4中分离到编码抗草甘膦酶的基因，并通过农杆菌介导法转化珂字棉312，把该基因导入棉花植株，从而使其对草甘膦产生抗性。采用中棉35下胚轴为材料，将草甘膦突变基因aroAM12导入到棉花中，获得65棵再生植株，通过Southern及Western试验验证了该基因的导入和表达状况，结果表明，转化株对草甘膦具有很高的抗性；将抗草甘膦基因aroAM12和抗虫基因Btslm一起整合到一个载体中，并以抗草甘膦基因作为选择标记，通过转化棉花品种石远321后获得了抗草甘膦和抗棉铃虫的再生株。
转基因作物安全评价研究进展
转基因作物安全评价研究进展 转基因技术是现代生物技术的核心。推进转基因技 术研究与应用，是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略，是解决粮食短缺、人口问题、确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。温家宝总理2010年政府工作报告中 明确指出要重点抓好“以良种培育为重点，加快农业科技创新和推广，实施好转基因生物新品种培育科技重大专项”工作。“农业转基因生物新品种培育科技重大专项”的实施，标志着转基因技术已成为我国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。转基因技术自诞生以来，生物安全问题相伴而生。在转基因作物的研究和产业化过程中，转基因作物的安全性成为亟待解决的关键问题。 1 国内外转基因作物安全评价原则 全球各国都加强了对转基因作物安全性评价的研究工作，主要国际组织和研究机构都制定了相关“基于实质等同性”的安全评价原则和标准，在遵循这一原则的基础上对转基因作物进行安全性评价…。 2转基因作物安全评价体外实验研究现状 目前，转基因作物食用安全性评价主要方法是实验研究法。实验研究法有体外实验和体内实验两种研究途径。体外实验是通过各种物理化学方法对转基因作物及其产品进行评价分析。主要有关键成分分析和营养学评价：如蛋白质及氨基酸、脂肪及脂肪酸、碳水
化合物、矿物质、维生素等营养成分分析；抗营养因子和酶抑制剂等抗营养成分和天然毒素分析；因基因修饰生成的新成分和其他可能产生的非预期成分分析等。还有转基因作物主要成分稳定性分析：如 加工贮存过程中转基因作物稳定性的研究；转基因作物在动物体内消化稳定性的研究等。 现有研究表明转基因大豆、豆粕中干物质、粗脂肪、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、灰分、钙和总磷8种普通营养成分与普通大豆含量较接近，无显著差异；转基因大豆中氨基酸、微量元素铁、铜、锰、锌含量与普通大豆相近。转基因大豆中转基因植酸磷、胰蛋白酶抑制因子、脲酶活性和蛋白溶解度等抗营养因子未发生变化，大豆异黄酮和大豆凝集素等在二者之间也具有实质等同性[10]。研究者 还认为尽管转基因大豆中转基因豆粕C14:1脂肪酸、C22:0 脂肪酸、共轭亚油酸含量存在差异，但二者差异没有实际意义，饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量及各种脂肪酸含量与传统常规大豆间无显著差异。转基因大豆与常规大豆具有实质等同性。部分研究也表明转基因玉米、转基因大米与普通作物具有实质等同性。 3转基因作物安全评价体内实验研究现状 体内实验主要是通过先饲喂动物转基因产品，然后通过研究实验动物身体各方面机能参数（日常活动、体液指标、器官发育、病理检查等）来评价转基因作物的安全性。一些研究表明转基因作物对动物的影响与传统非转基因作物相同。如有研究证实：转基因大豆
肿瘤和神经系统疾病的表观遗传机制
项目名称：肿瘤和神经系统疾病的表观遗传机制首席科学家：裴钢中国科学院上海生命科学研究院起止年限：2005.12至2010.11 依托部门：中国科学院
一、研究内容 关键科学问题 本项目将探索和回答：细胞内DNA甲基化和染色质修饰的表观遗传谱式的建立及其动态平衡的维持机制；表观遗传信息对基因的选择性表达和对生命活动的调控机制；表观遗传失调在肿瘤和神经退行性疾病发生、发展中的作用机制。 研究内容 本项目组织了国内优秀团队，分四个部分八个课题，开展从基础到临床，临床到基础两个方向的研究，将细胞增生性疾病（肿瘤）和（神经）细胞退行性疾病与正常生命活动过程的表观遗传学研究有机结合起来。 第一部分采用模拟正常生理状态的细胞、动物模型，从分离筛选调控染色质修饰的因子出发，研究细胞如何建立和维持表观遗传谱式的机制，阐明负责细胞增殖、分化与功能特化的关键基因在染色质水平上的转录调控规律。 第二部分从基础和病理两个方面研究肿瘤细胞去分化及无节制增殖的表观遗传学基础，揭示肿瘤发展的不同阶段DNA甲基化和染色质重塑的异常及其动态变化。 第三部分研究神经细胞生长、分化和死亡过程的表观遗传调控机制，揭示神经退行性疾病发生、发展各阶段中重要功能基因DNA甲基化、组蛋白修饰及染色质重塑的动态变化特征，研究引起神经细胞定向分化及病变的环境因素对表观遗传网络的影响。 第四部分针对正常细胞生长分化与疾病状态下基因组甲基化谱式重编的普遍性和重要性，以表观基因组平台和生物信息学分析为手段，结合基础和临床研究资料，规模化系统鉴定发生表观遗传调控异常的疾病相关基因，确定这些基因在药物筛选与诊断治疗方面的意义。 本项目四个部分，分别侧重于表观遗传学基础问题、肿瘤细胞去分化与增生、神经退行性疾病中神经元的分化与死亡和高通量生物信息学分析，进行较系统的表观遗传学研究，既突出重点，又相互促进。 二、预期目标 总体目标： 本项目瞄准肿瘤与神经退行性疾病的表观遗传学基本问题，整合国内优秀团队，通过从基础到临床，临床到基础二个方向的研究，从染色质水平上揭示表观遗传调控缺陷及其动态变化与胃癌、结肠癌、乳腺癌等肿瘤及以老年痴呆症为代表的神经退行性疾病发生、发展的关系；阐明引起相关功能基因发生表观遗传调控紊乱的关键信号分子、途径及网络；绘制一个正常生长分化过程中细胞响应内外因子变化而发生分化、功能特化及死亡，连接受体、转录因子、转录调控顺式元件及染色质修饰酶的运行通路，从而建立研究病理变化的参照系统；获得一批
水稻转基因步骤
在植物转基因过程中，为了有效地识别和筛选转化子，常将目的基因和标记基因构建在同一表达载体中。这种载体结构导致转基因植物中目的基因和标记基因始终共存，而标记基因（尤其是抗生素抗性基因）的存在可能给转基因植物的生物安全带来隐患。目前已研发了多种方法剔除转基因植物中的标记基因，其中最常见的是共转化法(Komari 1996，McCormac 等2001)。共转化系统是采用2个质粒或1个含有两套T—DNA表达盒的表达载体共同转化植物，其中一套表达盒含有抗性选择标记基因，另一套表达盒含有目的基因，它们转化植物时可能整合到植物基因组的不同位置。转基因植株在减数分裂过程中，标记基因和目的基因发生分离，从而可在转基因后代中筛选到只含目的基因而不含选择标记基因的个体。共转化从根本上排除了转基因植物中的选择标记，是保证人畜和环境安全的重要措施，因此受到了广泛的重视。Zhou 等（2003）认为，用分别含一个T-DNA区的两个载体共转化的效率低于双T-DNA区表达载体的共转化效率。目前关于利用双T-DNA区表达载体，获得无选择标记转基因阳性株系的研究已有不少报道（唐俐等2006，张秀春等2006，于恒秀等2005）。花药培养与遗传转化技术相结合，可以快速获得纯合转基因植株（斯华敏等，1999，付亚萍等，2001），但是应用花药培养快速获得只含目的基因而无选择标记的转基因研究尚未见报告。 水稻是最主要的粮食作物，转基因水稻的安全显得尤为重要。本实验室通过农杆菌介导的水稻转化体系，将包含人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的表达载体p13HSR成功转化脆茎稻，由于该表达载体采用双T-DNA结构，将检测出含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因（hpt）和目的基因的转基因阳性T0植株按单株直接进行花药培养。在189株二倍体花培植株中检出23株有目的基因没有选择标记hpt的转基因纯合植株，得率为9.87％。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。本文首次发现插入的外源基因间存在交换事件，从而改变了花培群体中无选择标记而目的基因阳性的转基因纯系的获得率。同时还对农杆菌介导的同一载体上多个基因转化水稻后，会出现个别基因丢失的情况进行了讨论。 基因转化方法参照Hiei等(1994)的方法并加以修改。取开花后12-15 d左右的稻穗脱粒，表面灭菌后接种在NB培养基上，26℃暗培养诱导愈伤组织。约5-7d后取愈伤组织在相同条件下继代培养，用于共培养。农杆菌于含50mg/L卡那霉素(Kam)的YM平板上划线,28℃黑暗培养3d，用金属匙收集农杆菌菌体,将其悬浮于共培养CM液体培养基中,调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5，加入AS（终浓度为100mΜ）,即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。将继代培养4d后的愈伤组织浸于此菌液中，20min后取出并用无菌滤纸吸去多余菌液，随即转入铺有无菌滤纸的固体培养基上，于26℃下暗培养2~3d。共培养后的愈伤组织在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上，26℃暗培养14d，再转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14d。然后选择生长旺盛的抗性愈伤组织转移到含有50mg/l潮霉素的分化培养基上，暗培养3天后转至15h/d 光照条件下培养,再生的小苗在1/2MS上生根壮苗两周左右。选择高约10cm、根系发达的小
水稻转基因育种研究进展 7
水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.sodocs.net/doc/1c16918401.html,
转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白
转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白 由武汉大学生命科学院教授、武汉禾元生物科技有限公司董事长杨代常领衔的研发团队从2006年开始进行植物源替代血浆来源的医药蛋白的 研究与开发，现已取得突破性进展并已跨入规模化生产的阶段，填补了国际上此项技术空白。相关论文于2011年10月31日在线发表于《美国 科学院院报》。该论文在线之际，受到国外Scientist ，Nature news, The Australian, Thomson Reuters, Fox News, Agence France Presse (AFP法新社)等美国、英国、俄罗斯、德国、巴西、印度各专业杂志及媒体的广泛关注和报道。 该研究表明由转基因水稻种子生产的重组人血清白蛋白(OsrHSA)在生理生化性质、物理结构，生物学功能、免疫原性与血浆来源的人血清白 蛋白一致；并建立了大规模生产重组人血清白蛋白的生产工艺，获得了高纯度和高产量重组人血清白蛋白产品。利用大量数据证明了转基因 水稻种子可取代现有基于发酵的表达技术来生产重组蛋白质是经济有效的。正如PNAS 审稿人对该文章的评价：“这篇文章解决了在科学上振 奋人心、在经济上都非常重要的议题－－即用转基因植物生产血浆产品或其他蛋白产品的技术平台，可代替其他基于发酵的表达技术，其重 要性也不言而喻……这篇文章近乎完美地证实了植物生产的医药蛋白和批准临床使用的血浆来源医药蛋白是完全相同的，并提供了翔实数据 证明植物系统规模化容易和成本优势。” 目前，人血清白蛋白(human serum albumin)广泛应用于临床治疗和细胞培养领域。常见的人血清白蛋白大多数从人的血浆中提取，这样的生 产方式不仅受到血浆供应的限制，而且还具有携带病毒传播的高风险性。国际上以重组人血白蛋白替代血源产品的应用已成为趋势，国内市 场需求也逐年扩大，2010年已达150吨。尽管市场广阔，但高纯度重组人血白蛋白的规模化生产技术和质量控制技术却是世界性难题。武汉禾 元历经多年的技术攻关，利用水稻胚乳表达技术平台，研发出国际先进水平的重组人血白蛋白产品生产技术，并成功实现重组人血白蛋白规 模化和产业化，完全摆脱了相关制约，具有纯度更高、无动物组分、安全、高效、绿色环保、廉价、无限量供应等优势。随着植物源重组人 血清白蛋白的发展，我国人血清白蛋白日益紧张的局面必将得到缓解。
MicroRNA对肿瘤基因的调控及其临床意义
中国肿瘤生物治疗杂志http ：//www．biother．org Chin J Cancer Biother ，Apr．2011，Vol．18，No．2 DOI ：10．3872/j．issn．1007-385X．2011．02．023 ·综述· MicroRNA 对肿瘤基因的调控及其临床意义 Regulation effect of microRNA on tumor genes and its clinical significance 赵敏1综述，苏长青2 审阅（1．合肥市第二人民医院病理科，合肥230011；2．第二军医大学东方肝胆外科医院分 子肿瘤研究室，上海200438） ［摘 要］微小RNA （microRNA ，miRNA ）通过调控基因的表达，参与细胞生命过程中一系列重要的进程，包括胚胎发育、细 胞增殖和分化、细胞死亡与凋亡、体内生化代谢等。成熟miRNA 通过RNA 诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex ，RISC ）结合到靶mRNA 上，依赖于序列的互补性机制、剪切或阻遏靶mRNA 、沉默基因的表达。miRNA 与肿瘤等疾病的发生、发展密切相关。miRNA 的表达谱在肿瘤细胞与正常细胞之间具有明显差异，起到类似于癌基因或抑癌基因的作用。miRNA 通过沉默肿瘤侵袭转移相关基因的表达，参与肿瘤侵袭转移过程。肿瘤细胞在miRNA 表达谱上的特异性为肿瘤的诊断提供了一项生物标志物， 同时也为调控miRNA 表达以治疗肿瘤提供了新的靶点。以miRNA 为基础的抗肿瘤治疗还可与传统的化疗结合起来，提高肿瘤的治疗效果，为肿瘤的生物治疗开拓新视野。［关键词］肿瘤；microRNA ；基因调控；诊断；治疗［中图分类号］R730．2 ［文献标志码］A ［文章编号］1007- 385X （2011）02-0235-04［基金项目］国家自然科学基金资助项目（No．81071866）。Project supported by the National Natural Science Foundation of China （No．81071866） ［作者简介］赵敏（1965－），女，安徽省合肥市人，副主任医师，主要从事肿瘤病理诊断的研究。E-mail ：zhao．min．hi@163．com ［通信作者］苏长青（SU Chang-qing ，corresponding author ），E-mail ：suchangqing@gmail．com 微小RNA （microRNA ，miRNA ）是一类非编码小分子RNA ，长度为21 23个核苷酸，普遍存在于动植物细胞内，可以调节许多转录物组（transcrip-tomes ），是基因表达和调控必需的转录后修饰途径。miRNA 参与细胞生命过程中一系列重要的进程，包括胚胎发育、细胞增殖和分化、细胞死亡与凋亡、体 内生化代谢 ［1-4］ 。近年来有关miRNA 调控的研究的报道很多， 2010年第1期《Cell 》杂志的封面即是miRNA 对基因表达转录调控的研究［5］。人类基因组中估计约有30%的基因受miRNA 的调控。miR-NA 与疾病关系密切，现已确认了越来越多疾病的miRNA 表达谱，通过与正常表达谱的对比，证实了miRNA 与人类重大疾病（如肿瘤、艾滋病、心血管系统疾病、神经系统疾病等）的发生、发展密切相关。肿瘤是一种多基因、多因素相关的复杂疾病，主要涉及细胞的增殖、分化及凋亡异常，因此miRNA 表达 异常在肿瘤发生、发展中起着重要的作用 ［6-8］ 。miRNA 广泛涉及到肿瘤细胞增殖、分化、转移、代谢、凋亡等病理生理过程 ［9-13］ 。本文就近年来miR-NA 在基因表达调控的分子机制及其与肿瘤关系的 研究现状做一综述。1miRNA 调控靶基因表达的机制1．1 miRNA 的产生与成熟 编码miRNA 的基因存在于基因组中，可以是单 拷贝、多拷贝甚至是基因簇等多种形式，绝大多数位于基因间隔区。细胞核内miRNA 基因通过RNA 聚 合酶Ⅱ转录成miRNA 原始转录本（pre-miRNA ），pre-miRNA 与其他基因的转录本一样，也有5'加帽和3'多聚腺苷酸尾结构，多者数千个碱基。随后，在RNA 聚合酶ⅢDrosha 的作用下， pre-miRNA 被切割成为具有发夹环结构的miRNA 前体（pre-miR-NA ），长度约为70个核苷酸，pre-miRNA 由转运蛋白exportin-5从细胞核转运至细胞质。最后，在细胞质中由RNA 酶Ⅲ（Dicer ）识别pre-miRNA 双链的5'磷酸及3'突出，在距茎环两个螺旋转角处切断螺旋体的双链， 形成成熟的miRNA ［14-15］ 。成熟miRNA 结合到RNA 诱导的沉默复合体（RNA-induced silen-cing complex ，RISC ）上，调控靶mRNA 的表达［16］ 。1．2 miRNA 的作用机制 成熟miRNA 通过RISC 结合到目标靶mRNA 上，依赖于两者序列的互补性，剪切或阻遏靶mRNA ，负调控基因的表达。miRNA 与靶mRNA 互补匹配的程度，决定了miRNA 采取何种机制调节基因的表达。若miRNA 与靶mRNA 两者完全互补或 几乎完全互补时， miRNA 结合位点通常在mRNA 编码区或开放阅读框中， miRNA 特异性切割靶基因，· 532·
我国转基因水稻现状及安全管理
我国转基因水稻现状及安全管理 环境与生化工程系食品生物技术 0901班刘文婷随着世界经济和科技的发展，转基因物质经本上已不再是天方夜谭，几乎可以说是家喻户晓了。 自从第一株转基因烟草问世以来，转基因技术日趋成熟，世界各国都应为转基因技术的发展，是国家的工农业的到发展，特别是发展落后国家和发展中国家，转基因技术使国家的经济得到发展，农民生活得到改善。 我国是一个人口众多，粮食短缺的国家，所以转基因技术是我国的粮食产量得到提高，玉米、小麦、水稻……都已涉及到转基因技术，而事实上转基因技术确实为我们带来了预想不到的喜悦，但是同时又带来了不可避免的问题和担忧。 水稻—13亿中国百姓的主食，转基因水稻必不可免的成为人们担忧的对象，虽然农民伯伯自己会种植它，但是他们却不会轻易的去以身试法。全国人大香港特别行政区代表蔡素玉接受《环球财经》记者采访时揭示了跨国公司通过种子盈利的奥秘:种子公司通过加收专利费抬高转基因种子的价格，农民在种植转基因水稻的时候必须多付2 倍～3 倍以上的价格来购买转基因的种子。而且，转基因的种子是不允许下一年再种植的，农民必须再购买新的种子，无疑提高了农民的生产成本，加重了农民的负担。报道同时指出，据绿色和平组织的有关调查，转基因作物并不能降低农药使用量，恰恰相反，孟山都转基因大豆所需的农药总量有增无减。我国的Bt 棉花也发现这样的问
题。美国学者在研究这个问题时发现，由于转基因种子不是每个国家都可以有的，如果弱小国家大量使用，几代下去，种子就必须向国外进口，购买的价格会越来越高，直到这些国家的粮食主权被大的国家控制。在转基因水稻商业种植之前，应该充分考虑到转基因食品的副作用，甚至不妨将转基因食品的副作用放大。而对转基因食品，当前不少人对其安全性表示了担忧。有专家表示，转基因至少存在三方面的不确定性：一是转基因对生命结构改变后的连锁反应不确定；二是转基因导致食物链“潜在风险”不确定；三是转基因污染、扩散及其清除途径不确定。 转基因水稻对中国人和中国社会的冲击是多方面的，但主要表现在人们对其安全性的怀疑。自从转基因作物诞生以来，对其安全性的争论就没有断绝过，而且有愈演愈烈的趋势，中国批准转基因水稻则是火上加油。就目前的研究而言，既没有转基因作物是绝对安全的研究结论，也没有转基因作物是绝对不安全的研究结论。 目前，转基因水稻的不确定性大于确定性。不确定性在专业领域的称谓是“非预期效应”，相当多的人认为这就是潜在的危险。转基因作物的“非预期效应”主要包括几个方面:一是外源DNA(基因)随机插入可能破坏宿主原有的功能基因，产生非预期效应。二是蛋白质表达发生改变或形成新的代谢产物，产生非预期效应。三是可能诱发突变，产生非预期效应。四是转基因产生高水平表达的酶可能引起继发性生化反应，产生非预期效应。五是其他非预期效应。能威胁到人们的健康，而且还会对生态造成极大的破坏。