下载文档原格式
基因片段插入技术的新进展与应用基因片段插入技术是一种非常重要的生命科学技术，它可以将外源DNA片段精确地插入到目标细胞或组织的基因组中，从而实现研究和应用。
近年来，这一技术得到了快速发展，并在医学、农业、工业等领域展现出广阔的应用前景。
一、技术原理基因片段插入技术是利用DNA重组技术，将外源DNA连同其启动子和终止子序列，插入到目标基因组的特定区域，从而实现对目标基因的调控或改造。
具体而言，该技术主要有三个步骤：1、产生目标载体先将目标DNA载体（如质粒）获取到，然后进行设计和修饰，使其包含有一些重要的基因片段（如启动子、结构域、卡方片段等），以及其他的一些调控元件，如转录因子绑定位和增强子。
2、构建外源DNA片段在设计好目标载体之后，就需要构建外源DNA片段。
这一过程通常包括PCR扩增、限制性酶切和克隆等步骤，以产生能够精确插入到基因组特定位置的DNA序列。
3、基因片段插入一旦得到了目标载体和外源DNA片段，就可以进行基因片段插入。
这个过程通常要利用电穿孔、介导体、姜黄素、逆转录酶等元件，将目标载体导入到细胞质中，使其被整合到基因组的特定位置。
二、新进展与应用近年来，基因片段插入技术受到了广泛的关注和研究，并得到了不断的完善和改进。
以下是该技术的新进展和应用领域：1、基因治疗基因片段插入技术在基因治疗中被广泛应用，用于治疗一些遗传性疾病，如囊性纤维化、含铁血黄素病、类风湿关节炎等。
此外，该技术还可以用于治疗一些恶性肿瘤，如癌症和肺癌等。
2、基因改良基因片段插入技术可以用于作物和动物的改良，特别是在食品生产中。
例如，可以向作物或动物基因组中插入一些突变基因，以使其拥有抗虫性、耐性、抗性、产量高等特性。
这一技术还可以用于产生一些特殊类别的作物和食品，例如转基因食品和纯种肉类。
3、分子医学分子医学是一种将基因技术和药物技术结合起来的医学，它可以将基因片段插入到目标细胞或组织中，从而切断病毒和癌细胞的生物学过程。
水稻驯化过程中结构变异的进化基因组学研究Mol. Biol. Evol. 37(12):3507–3524 doi:10.1093/molbev/msaa185一、研究背景和目的关于结构变异还有许多研究不清楚的地方，比如：结构变异SV对表型的影响，SV的普遍性，个体SV事件在群体内的频率。
研究的第一步需要鉴定群体内的SVs，过去基于长短reads对此进行了大量研究并取得了一定进展。
尽管通过提高测序深度，短reads序列也可以用于鉴定SVs，但对一些SV类型的鉴定上，仍存在低估，比如大的INV，因此作者增加了长reads序列和de novo基因组以确定鉴定到的SVs的准确性。
本文作者使用了水稻和其近缘野生祖先 O. rufipoogn 的样品，拟通过鉴定 SVs 作为研究驯化的工具。
关于水稻的起源以及驯化基因的研究很多，为此提供了很好的研究背景。
关于水稻 SV 的研究也有一些，但缺少同时比较野生稻和栽培稻的比较研究。
葡萄中比较了野生和栽培群体中的SV频率，提供了基因组中人工选择区域的独特见解，反映了与无性繁殖相关的遗传负荷会增加。
但其它物种中的情况尚不清楚。
此外，基因的获得丢失也仍是一个不断发展的领域。
作者利用发表的高倍重测序数据鉴定了SV，然后比较了野生稻和栽培稻之间的SV群体频率；调查了不同TE家族的MEI频率；估计了和驯化有关的特征。
二、研究方法和特色作者充分利用已发表的数据，除高倍重测序数据外，还使用了已发表的长reads序列和de novo基因组以确定鉴定到的SVs的可靠性。
基于鉴定到的SV分析了群体内的多样性、频谱分布、LD decay；驯化过程中的遗传负荷，群体间的分化水平，并同SNPs数据的结果进行了比较。
利用候选基因策略，评价了基于SV有助于提高寻找驯化基因的效率。
分析了基因组中的不同TE家族的群体动态及造成差异的可能原因。
三、主要结果和重要发现基于重测序数据，作者鉴定了 SNP 和 indels，并基于 SNPs 构建了系统发生树，Fig. 1a所示，aus 和 indica 聚为一支，japonica 和 aromatic 聚为一支，O. nivara 和 O. rufipogon 聚到了一起，而 O. rufipogon 分为两支，一支主要是东南亚和印度的材料，另一支主要是中国的材料。
T -DNA 标签技术及其在植物功能基因组研究中的应用杨永智(青海大学农林科学院,青海西宁 810016)摘要:综述了T -DNA 转移和整合机理的研究进展,植物T -DNA 标签的种类和特点及其在功能基因组研究中的应用。
关键词:T -DNA ;T -DNA 标签;植物功能基因组学;突变中图分类号:Q812 文献标识码:A 文章编号:1006-8996(2006)06-0034-06T -DNA tagging and its applicatlon in plantfunctional genome researchYANG Yong -zhi(Academy of Agriculture and F orestry Science ,Qinghai University ,X ining 810016,China )Abstract :This paper viewed the principle of T -DNA trans fer and integration ,the types and the charac 2ters of T -DNA insertion mutation in plant and the application of T -DNA tagging to plant functional ge 2nome research 1K ey w ords :T -DNA ;T -DNA tagging ;plant functional genomics ;mutantT -DNA 标签技术是以农杆菌(Agrobacterium )介导的转化为基础的一种插入突变研究方法。
插入突变是将某些DNA 元件插入到植物基因组中后,相应位点的基因的表达就可能受到抑制,利用插入元件作为标签,在插入位点处贴了一个标签,使得植物基因组的插入位点容易辨认。
根据插入位点的基因序列与植物表型变异等的相互关系可以从基因组中分离出相应的基因并鉴定其功能。
基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展作者：李萌姜恭好段海燕来源：《南方农业·上旬》2021年第12期摘要基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。
总结了近年基因编辑技术在提升水稻育种速度和效率、实现水稻的生长发育调节、载体构建和突变体创制、水稻抗病目标改变、水稻品质提升等遗传改良方面的应用进展。
简要介绍了一代ZFNs基因编辑技术、二代TALENs基因编辑技术和三代CRISPR/Cas9基因编辑技术，重点介绍了CRISPR/Cas9的工作原理、优缺点、类型和相关技术。
最后对基因编辑技术在水稻遗传改良方面的发展方向进行了展望。
关键词基因编辑;CRISPR/Cas9;水稻;遗传改良;应用进展中图分类号：Q789 文献标志码：A DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.34.002基因编辑，又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。
基因编辑技术通过插入和敲除基因、定点突变和碱基替换等对基因组靶位点进行一系列的人工修饰，以获得新的功能或表型，甚至创造新的物种，在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力，尤其是在植物遗传改良和新品种培育方面应用十分广泛。
1 基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展1.1 提升水稻育种速度和效率近年将基于CRISPR/Cas9系统的基因组定点编辑技术不断应用于水稻，用来深入研究水稻基因功能和精准培育水稻品种，而传统基因组编辑技术只可对水稻基因片段随机删除或插入，精准插入效率不高。
Yuming Lu等用硫代修饰和磷酸化修饰供体片段，成功提升敲入靶向的效率，对约1 400株植株进行编辑，成功效率平均值为25%，高者可达47%;此方法还能够在4个位点进行靶向敲入，改进该方法得到重复片段介导的同源重组方法，能够精准有效融合原位标签蛋白并实现片段的替换，该效率约为11%[1]。
49BIOTECHWORLD 生物技术世界水稻类病突变体是一种水稻外表在没有明显损伤、外界环境没有出现逆境或病原物侵染的条件下,自发产生的一种类似于坏死性病斑的外观病变,病变能扩散到整株水稻上。
其病变位置、颜色、大小有所不同(Lorrain S et al.,2003;杨雪静等,2010)这些突变体被分为两个类型,显性突变或隐性突变,几乎所有的突变体在病斑的大小,发病时间和病斑颜色上有独特的表型。
类病斑的发生受到外界环境(低温、高光强)、遗传背景和水稻植株的发育状态这些因素的影响(Johal et al.,1995)。
1 水稻突变体来源第一个植物类病斑突变体的研究报道是1923年Emerson报道的一个玉米类病斑突变体(黄奇娜等,2010)。
在水稻中,日本科学家S e k i g u c h i 于1965报道了第一个类病斑突变体,将其命名为Sekiguchi lesion(sl)。
水稻类病斑突变体的主要来源为自然突变、化学诱变、物理诱变、插入突变等方法。
自然突变产生的类病斑相对较少,主要还是人工诱变产生的。
近年来,通过转座子标签、T-DNA 标签插入突变和人工诱变产生了大量的水稻类病斑突变体,到目前为止报道了近200个(陈析丰等,2011)。
这近200个的水稻类病斑突变体大部分没有进行正式命名和基因的等位分析。
目前,国际谷物基因组数据库Gramene()只注册了32个水稻类病斑基因。
根据国内外的研究报道,截止2014年12月一共有73个水稻类病斑基因被鉴定和命名。
国际谷物基因组网数据库统一以lrd (lesion resembling disease)命名。
表型不同的突变体赋予不同名称。
其中,lrd1-lrd6又被称为bl1-bl6(brown leaf spot,bl),lrd7-lrd17、lrd26-lrd30和lrd33又被称为spl1-spl14和spl18(spotted leaf,spl),lrd18-lrd20又被称为cdr1-cdr3(cell death and resistance,cdr),lrd21又被称为sl(Sekiguchi lesion,sl),lrd22又被称为RPR1(Probenazol inducible gene Pbz1,RPR1),lrd23又被称为ysl(yellow leaf spot,ysl),lrd24又被称为fgl(faded green leaf,fl),lrd25又被称为zn(zebra necrosis,zn),lrd31又被称为lrd。
⽔稻TOS17突变体库的创建与应⽤1⽂献综述1.1⽔稻基因组学研究现状⽔稻全基因组测序⽔稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮⾷作物之⼀，全世界有⼀半的⼈⼝⾷⽤它，⽔稻年总产量占世界粮⾷作物产量第三位，维持较多⼈⼝的⽣活。
亚洲是世界⽔稻主产区，近年稻⽶产量占世界的90%以上，年产量占亚洲的38%。
⼤⽶作为我国主要粮⾷种类，在养活我国13亿⼈⼝和改善我国居民营养结构中具有举⾜轻重的影响。
同时，⽔稻⼜以其基因组相对较⼩(～430Mbp)，⾼效的遗传转化体系，与⽟⽶、⼤麦和⼩麦等其它⽲本科作物在基因组上存在明显的共线性，⽽成为研究单⼦叶植物的模式植物。
国际⽔稻基因组计划(IRGSP)启动于1998年，以粳稻品种(japonica)⽇本晴(Nipponbare)为模式材料，由中国、⽇本、美国等是⼗个国家参与，所采⽤的⽅法为逐步克隆策略(clone by clone sequencing)，随后在2002年由⽇本和中国科学家率先公布了第1、4染⾊体的精确序列(Feng et al., 2002; Sasaki et al., 2002; Consortium 2003)；2003年9⽉第10条染⾊体的全长序列由美国Clemson⼤学公布(Rice Chromosome 10 Sequencing Consortium, 2003)。
2005年8⽉⽔稻全基因组精确序列在Nature发表(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。
IRGSP公布的⽔稻“⽇本晴”精确序列经过分析表明：(1) ⽔稻“⽇本晴”基因组⼤⼩为389Mb，IRGSP公布的序列能够覆盖其全基因组的95%，并包含了所有的常染⾊质和两个完整的着丝粒；(2)整个基因组中包含⼤约37544个⾮转座相关基因，其中71%的基因可能在拟南芥中有同源基因；(3)通过与拟南芥基因组序列对⽐分析发现，拟南芥90%的基因在⽔稻中可能存在同源物；(4) ⽔稻中预测的37544个基因中，29%是属于成簇的基因家族；(5) ⽔稻基因组中转座元件的数⽬和种类与⽟⽶和⾼粱基因组共线性区段的扩张是⼀致的；(6) 有证据证明基因能从细胞器中转移到细胞核(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。
