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生命学院刘玉乐实验室研发了可快速高效研究玉米基因功能的病毒诱导的基因沉默系统

2021-09-22 23:24:57

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)是一种基于植物体内RNA介导的抗病毒防御机制发展起来的技术,已被广泛应用于植物基因功能的研究以及功能基因的筛选鉴定中。玉米是一种重要的经济作物和模式植物,目前已获得多个玉米株系的全基因组序列, 但由于目前研究技术手段的局限,对其基因功能的研究及开发相对滞后,急需开发快速有效的工具(例如VIGS)用于基因功能研究。

2021年9月21日,清华大学刘玉乐实验室在《植物生理学》(Plant Physiology)期刊在线发表题为“高效高通量的基于假重组嵌合黄瓜花叶病毒的病毒诱导的玉米基因沉默系统”(Efficient and high-throughput pseudorecombinant-chimeric Cucumber mosaic virus-based VIGS in maize)的研究论文,报道了一种基于假重组嵌合黄瓜花叶病毒开发的VIGS系统,可在玉米整个生长期内实现目的基因的高效沉默。

刘玉乐实验室以两种侵染玉米的黄瓜花叶病毒(CMV)为基础,通过体外假重组及构建嵌合体病毒,首先获得了一种假重组嵌合CMV(Pr CMV),该病毒既可高效侵染玉米植株又不造成严重的病症,进而用于VIGS载体的开发。利用Pr CMV介导的VIGS系统,成功下调玉米IspH基因表达(图1)。病毒接种第5天,即可观察到明显的基因沉默表型;基因沉默可持续整个玉米生长周期(大于105天)。该玉米VIGS系统操作方法简单,不依赖于专门设备,在植株内可快速且高效地实现目的基因的沉默,且基因沉默持续时间长,适用于玉米整个生长周期内基因功能的研究。此外,利用不依赖于连接酶的克隆技术(LIC)改造的该 VIGS系统,极大地降低了基因克隆的时间和成本,可大规模进行植物基因功能组学研究。该研究第一次同时利用假重组和构建嵌合体的方法进行VIGS系统的开发,为之后VIGS技术的发展提供了一种新策略。

银河国际app手机版下载 - 最新版APP Store李焕改博士和张丹凤博士为论文共同第一作者,刘玉乐教授为论文的通讯作者。课题组王燕博士,北京科技大学谢科博士,浙江理工大学廖乾生博士以及杭州师范大学洪益国教授对本研究也做出了贡献。

论文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab443/6373379

图1 Pr CMV系统沉默玉米ZmIspH基因的分析示意图