RNA干扰与植物基因功能鉴定和分子育种-基因功能研究 分子育种.docx

RNA干扰与植物基因功能鉴定和分子育种:基因功能研究分子育种

摘要：RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是一种应用siRNA(SmallinterferingRNA)或miRNA(MicroRNA)诱导目标mRNA降解的过程。该过程“干扰”了mRNA的正常稳定性，可使基因表达受到抑制。随着RNAi技术的不断发展，它已经广泛应用于生物科学技术各个领域。本文在介绍RNAi的原理、植物RNAi的方法学特点、RNAi在植物基础研究中的应用的基础上，重点介绍了其在植物分子育种中的应用，涉及植物营养品质改良、植物抗性以及植物其它性状改良的资源创新。关键词：基因功能分子育种植物RNA干扰RNAinterferenceforplantgenefunctionalidentificationandmolecularbreedingCHENQian1，YAOYong-Hong2，CHAIYou-Rong1*(CollegeofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity/EngineeringResearchCenterofSouthUplandAgriculture,MinistryofEducation,P.R.China;Chongqing,400715;ChongqingAcademyofAgriculturalSciences,Chongqing401329)Abstract：RNAinterference(RNAi)referstoshortdouble-strandedRNA-induceddegradationofhomologousmRNA.Asaresult,thegeneexpressioncanbeinhibited.ThisprocessinterferesthestabilityofmRNAsandinhibitstheexpressionofthisgene.AsRNAitechnologycontinuestodevelop,ithasbeenwidelyusedinvariousfieldsofbiologicalscienceandtechnology.ThispaperfirstintroducestheprinciplesofRNAi,methodologicalfeaturesofplantRNAianditsapplicationinplantbasicstudies,thenintroducedindetailofitsapplicationonplantmolecularbreedingforstockcreationwithimprovednutritionquality,resistancesandotherrelatedtraits.Keywords：Genefunction,molecularbreeding,plants,RNAinterferenceRNA干扰(RNAinterference,RNAi)是指将与靶基因的mRNA同源互补的双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)导入细胞，能特异性地降解该mRNA，从而产生相应的功能表型缺失[1]。RNAi的生物学意义就在于它起到了监视和抑制异常的或外源的遗传物质在细胞内的存在，维持本身遗传物质的稳定性。RNAi在自然界中普遍存在，目前已在多种植物、涡虫、果蝇、小鼠早期胚胎、线虫等不同种属的生物体中得到证实。而本文将重点介绍RNAi原理方法及其在植物遗传改良中的应用和前景展望。RNAi实质上讲是一种有效的基因敲除技术，被认为对植物遗传改良起到重要作用。RNAi技术有助于人们更加深入地认识和了解植物生长发育的内在规律和分子基础，调控植物有益性状的高效表达，使有害基因处于抑制状态，从而增强植物的抗御逆境及病毒侵染的分子机制，培育出高产、优质、高抗病性的新品种，从而达到分子育种目的。1、RNAi的发生机制及其特点RNAi主要依赖于RNA-RNA的相互作用，dsRNA也有可能与DNA相互作用而抑制基因的表达。如类病毒RNA序列的DNA拷贝被插入植物的基因组，当类病毒RNA开始复制时，它的DNA拷贝就会出现甲基化，这提示RNA序列有可能引起DNA序列的甲基化[2]。RNAi的发生大致分为3个阶段：(1)siRNA(smallinterferingRNA)形成阶段：细胞中有内源或外源性dsRNA存在时，能够被RNaseIII家族中一个能特异识别dsRNA的Dicer酶所识别，并以一种ATP依赖的方式逐步切割成21-25nt的小分子干扰RNA片段siRNA；(2)RNA诱导沉默复合物RISC(RNA-inducedsilencingcomplex)的形成阶段：siRNA