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《利用CRISPR-Cas9系统对本氏烟草基因编辑的基础研究》篇一利用CRISPR-Cas9系统对本氏烟草基因编辑的基础研究一、引言近年来，随着生物科技和分子生物学的迅猛发展，基因编辑技术已成为了研究生物学的重要工具。
本氏烟草作为一种典型的模式生物，常被用于植物生物学的研究。
其中，CRISPR/Cas9系统作为一种高效的基因编辑工具，已经在植物基因编辑领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍利用CRISPR/Cas9系统对本氏烟草进行基因编辑的基础研究。
二、CRISPR/Cas9系统简介CRISPR/Cas9系统是一种在生物体内进行的基因编辑技术，主要依靠人工合成的DNA（CRISPR RNA）与蛋白质（Cas9蛋白）的结合来引导对目标基因的剪切。
这一技术能够在DNA上实现精准的切割和修复，从而实现特定基因的敲除、插入或替换等操作。
三、本氏烟草基因编辑实验设计在本研究中，我们以本氏烟草为研究对象，设计了一系列基因编辑实验。
首先，我们根据目标基因的序列信息，设计并合成相应的CRISPR RNA和Cas9蛋白。
然后，通过将这两者共同导入本氏烟草细胞中，实现对目标基因的剪切。
此外，我们还通过构建供体载体，将特定的DNA片段插入到剪切后的位置，以实现基因的插入或替换等操作。
四、实验过程与结果1. 实验过程：（1）合成CRISPR RNA和Cas9蛋白；（2）将CRISPR RNA和Cas9蛋白导入本氏烟草细胞；（3）在导入后的细胞中进行培养，以实现基因编辑；（4）通过对本氏烟草植株的DNA进行PCR和测序分析，验证基因编辑的效率与效果。
2. 实验结果：通过PCR和测序分析，我们发现CRISPR/Cas9系统在本氏烟草中实现了高效的基因编辑。
在目标基因的剪切和修复过程中，我们发现所设计的CRISPR RNA和Cas9蛋白具有较高的靶向性，能够实现精准的切割和修复。
此外，通过插入特定的DNA片段，我们还实现了对目标基因的插入或替换等操作。
第27卷第1期Vol 127,No 11广西农业生物科学Journal of G uangxi Agric 1and Biol 1Scie nce 2008年3月Mar 1,2008收稿日期:2006207225; 修回日期:2006209219。
基金项目:中国科学院知识创新重要方向项目(KSCX22YW 2N 248201);科技部农业科技成果转化资金项目(66)。
作者简介代晓燕(2),女,河南许昌人,博士研究生。
通讯作者苏以荣,研究员;2y @11。
文章编号:100823464(2008)0120078206基因工程技术在烟草研究中的应用现状与展望代晓燕1,2,苏以荣2,范业宽1,黄道友2(1 华中农业大学资源与环境学院,湖北武汉430070;2 中国科学院亚热带农业生态研究所,湖南长沙410125)摘要:介绍转基因、RAPD 分子标记、基因芯片、mRNA 差异显示以及蛋白质组学等基因工程技术在烟草中的应用,指出这些技术不仅在烟草遗传图谱建立、系统分析、物种及品系的鉴定、转基因烟草鉴定和检测等方面发挥着重要作用,而且在改善烟草品质和建立烟草基因组学方面也有广阔的应用前景,并从抗病性、抗虫性、抗旱性、抗除草剂等方面介绍了基因工程技术在烟草抗逆性中的研究现状,对转基因烟草的安全性问题进行了探讨。
关键词:烟草;基因工程;抗逆;品质中图分类号:S572 文献标识码:AApplication of genetic engineer ing in tobacco studyDA I X iao 2yan 1,2,SU Y i 2rong 2,FAN Y e 2kuan 1,HU AN G Dao 2you 2(1 College of Resource and Enviroment ,Huazhong Agriculture University ,Wuhan 430070,China ;2 Institute of Subt ropical Agriculture ,Chinese Academy of Sciences ,Changsha 410125,China )A bstract :Some com mon genetic engineering t echnologie s in tobacco st udy ,such as t ransgenic t ec hnology ,RAPD t echnology ,gene chip t ec hnology ,DDR T 2PC R technology and so on were i nt roduced 1These t echnologies not onl y have pl ayed an import ant role i n buil di ng tobacco genet ic cha rt ,syst em analysis ,i ndentifyi ng specie s and lines ,indentif ying and checki ng t ra nsgenic tobacco ,but al so wil l have a wi de applica bili ty i n improving tobacco qualitie s and set t ing up tobacco geno me 1The re search advances of genetic engineering in tobacco resistance f rom virus t olerance ,i nsect t olerance ,drought ,herbici de tolerance were reviewed ,and t he safet y p roble m was al so discussed.K ey w or ds :N icoti a na t abacum ;genetic engineering ;re si sta nce ;qualit y烟草(N i cot ia na t abacum )是最早应用于分子生物学和基因工程研究的植物之一,由于其组织易操作,并具有较强的再生能力,长期以来作为基因工程的模式植物被誉为植物界的“果蝇”。
烟草成花素FT基因及其调控机制研究进展解敏敏;龚达平;孙榕;王蕾;赵泽玉;陈明丽【摘要】Tobacco (Nicotiana tabacum L.) is an economic crop in which mature leaves are harvested. Early flowering has serious influence on quality and yield of tobacco. Moreover, long growth cycle is also a major factor limiting the progress of tobacco breeding. Initiation of floral development is regulated through the integration of photoperiod, vernalization, gibberellin and/or autonomous signaling pathways. FT is a key regulatory protein at the intersection of these pathways. Four FT-like genes were isolated from tobacco. Only NtFT4 is a floral inducer and others are floral inhibitors. Tobacco CET, CO, FPF1, LFY, NFL, MADS box and other genes also play very important roles in tobacco flowering. In this article, we summarize the research progress on characteristics, function and regulatory mechanisms of tobacco FT gene. It provided useful information for preventing early flowering and accelerating breeding progress in tobacco.%烟草(Nicotiana tabacum L.)是叶用经济作物,早花严重影响烟叶的产量和品质.开花时间对烟叶产量、品质和生育周期具有重要影响.植物成花起始的调节是由光周期途径、春化途径、赤霉素途径和自主途径等相互依赖的多条途径共同决定的.成花素FT基因是成花各个途径的关键整合子,烟草中鉴定到4个FT同源基因,仅有NtFT4是开花诱导子,而其他3个均是开花抑制子.烟草CET、CO、FPF1、LFY、NFL及MADS box类基因等也在烟草开花过程中起着非常重要的作用.本文对近年来烟草成花素FT基因的特征、功能及其调控机制的研究进展进行了综述,并展望了其在控制烟草早花和缩短育种进程中的应用潜力.【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】5页(P98-102)【关键词】烟草;成花素;FT基因;调控机制【作者】解敏敏;龚达平;孙榕;王蕾;赵泽玉;陈明丽【作者单位】中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101;中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101;中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101;中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101;青岛农业大学,青岛 266101;中国农业科学院烟草研究所,青岛266101【正文语种】中文【中图分类】S572.03烟草是以收获叶片为目的的经济作物。
烟草抗病毒基因工程研究烟草作为一种重要的经济作物，在全球范围内广泛种植。
然而，烟草病毒病是烟草生产中面临的重要问题，给烟农带来巨大经济损失。
传统抗病毒方法如化学防治和物理防治等存在诸多弊端，而烟草抗病毒基因工程作为一种新型的防控技术，具有高效、安全、环保等优势，近年来备受。
本文将介绍烟草抗病毒基因工程的基本概念、研究现状、研究方法及实验结果与分析，并展望未来发展趋势。
烟草抗病毒基因工程是通过基因克隆、表达和分析等技术，将外源抗病毒基因导入烟草，使其在体内表达出抗烟草病毒的蛋白质，从而提高烟草对病毒的抗性。
该技术可有效解决传统抗病毒方法存在的问题，为烟草生产带来新的防控策略。
自20世纪90年代以来，随着分子生物学技术的迅速发展，烟草抗病毒基因工程研究取得了一系列重要成果。
例如，植物抗病毒基因的克隆与功能分析、抗病毒基因的转化与表达、抗病毒基因工程品种的选育与应用等。
然而，在实际应用过程中，仍存在转化效率低、基因沉默现象严重等问题。
烟草抗病毒基因工程研究的主要方法包括基因克隆、表达、分析等。
基因克隆技术通过对植物抗病毒基因的筛选、克隆和鉴定，为抗病毒基因的表达提供基础。
在基因表达方面，采用农杆菌介导、基因枪轰击、微注射等转化方法，将抗病毒基因导入烟草细胞中，实现基因的高效表达。
同时，利用分子生物学技术如RT-PCR、Southern blot等，对转基因烟草进行分子水平上的检测与鉴定。
通过基因克隆、表达和分析等技术，研究人员已成功获得多个具有抗病毒活性的转基因烟草品种。
这些品种在田间试验中表现出良好的抗病毒效果，有效降低了病毒对烟草的侵染和危害。
研究人员还发现，导入的抗病毒基因在烟草中能够稳定遗传，为抗病毒烟草品种的大规模繁殖和推广奠定了基础。
然而，在实际应用过程中，仍存在转化效率低、基因沉默现象严重等问题。
为了解决这些问题，研究人员尝试通过优化转化条件、筛选高效转化方法、选用适当的启动子等方式，提高抗病毒基因的表达水平和转化效率。
烟草叶绿体基因工程的研究与应用烟草作为世界上最重要的经济作物之一，在全球范围内都有广泛的种植，烟草种植业也是众多国家的重要经济来源之一。
但是，烟草在种植和贸易过程中所产生的各种环境问题，使得对烟草的研究、改良和改进变得更加迫切。
因此，烟草的基因工程技术也就应运而生。
烟草叶绿体是烟草细胞中的一种特殊的细胞器，它参与了光合作用和细胞的代谢过程。
近年来，研究学者们发现，烟草叶绿体也是进行基因工程的一个理想载体。
相比较细胞核，在许多方面，烟草叶绿体具有诸多优势：由于叶绿体基因足够短，很容易进行人工合成和改造；同时，叶绿体的遗传背景相对稳定，不易发生重组和变异等等。
目前，烟草叶绿体基因工程技术已经在多个烟草品种中取得了一系列理想的研究进展。
例如，有学者已经成功地在烟草叶绿体中导入了血红蛋白(Hb)基因，成功地制造出了一种新型的转基因烟草，这种烟草含有大量的Hb，可以用作人类血红蛋白的替代品，有一定的医疗作用。
同时，叶绿体还可以被用来制造许多其他种类的药物，也可以制造其他重要的生物制品，如抗癌药、疫苗和抗生素等等。
此外，由于烟草叶绿体的鲜绿亮丽，经常被视为一种有色素的细胞器，因此，烟草叶绿体也可以被用来制造一些能传递颜色的药物或染料。
例如，在一些工业生产过程中，需要发生中间产物的颜色和性质，此时烟草叶绿体就可以成为一个良好的载体。
因此，烟草叶绿体这一新型的基因工程技术不仅可以用于食品和医药领域，也可以用于众多的工业制品生产。
然而，烟草叶绿体基因工程技术在实际应用中还存在一些问题，如烟草叶绿体选择性的转化和导入、对叶绿体结构和功能的影响以及技术成本等方面的问题。
在这些问题得到解决之前，烟草叶绿体基因工程技术的应用还要受到一定的限制。
总的来说，烟草叶绿体基因工程技术作为一种新兴的基因工程技术，具有广泛的前景和应用潜力。
虽然在实际应用方面尚有一些困难和问题，但相信在未来的研究过程中，这些问题一定能够得到解决，为人类的生产和生活带来更多福祉。
烟草花叶病毒（TMV）基因编码蛋白研究进展摘要：烟草花叶病毒属基因组编码四种蛋白，大小分别为126kD、183kD、30kD和17.5kD.本文综述了近年来有关这四个蛋白质的表达、功能和外壳蛋白合成抑制物等方面的一些研究结果，以期为这方面的研究提供理论依据。
关键词：TMV基因编码蛋白表达功能烟草花叶病毒（Tobaccomosaicvirus，TMV）属于烟草花叶病毒属。
该属基因组编码四种蛋白，大小分别为126kD、183kD、30kD和17.5kD.其中126kD和183kD蛋白参与病毒的复制，称为RNA依赖的RNA聚合酶（RNAdependentRNApolymerase，RdRP）的亚基；183kD的蛋白是126kD 蛋白的阅读框终止子通读的产物；30kD蛋白参与病毒在寄主细胞间的移动，称为运动蛋白（Movementpro2tein，MP）；17.5kD的蛋白为病毒的外壳蛋白（Capsidprotein，CP）。
烟草花叶病毒（TMV）侵染后30～40小时感病叶内126KDa和183KDa蛋白质达到高水平；外壳蛋白在侵染后10小时才开始合成，30～40小时达到高峰；相比之下，体内30KDa蛋白质早就出现，在侵染后20小时达最高值，这很可能与30KDa涉及负责病毒在细胞与细胞间的转运有关。
1 126kD/183kD蛋白1.11 26kD/183kD蛋白表达烟草花叶病毒通过机械伤口或者借助媒介昆虫进入细胞内，在病毒颗粒部分脱壳露出基因RNA的5′端时即侵染后1-10分钟内，翻译开始首先合成126KDa和183KDa的两种蛋白质。
183KDa 是由126KDa基通读而产生，Tyr插在这个琥珀型终止子上，有6个保守的核苷酸［1］。
1.21 26kD/183kD蛋白功能烟草花叶病毒复制所需依赖的RNA的聚合酶由两部分组成：一是由寄主提供的亚基，一是由病毒编码的特异的复制酶亚基组合成有专一性的全酶。
[2]183KDa有RNA依赖的RNA聚合酶的结构，126KDa的C端有类似于螺旋酶和甲基转移酶的基本结构［3，4］。
烟草类胡萝卜素代谢的遗传研究及基因工程研究进展摘要：烟草类胡萝卜素具有重要的生物学功能，近年来一直是研究的热点。
本文综述了烟草类胡萝卜素合成和降解途径及关键酶基因的分离、调控，以及类胡萝卜素基因工程研究进展，同时对烟草类胡萝卜素以后的研究方向和应用前景进行了讨论和展望。
植物中的类胡萝卜素是生物体内通过类异戊二烯途径合成而呈现黄色、橙红色和红色的一大类萜类色素物质，主要是含有40个碳原子的萜类色素。
类胡萝卜素在光合作用中担负着光吸收辅助色素的重要功能，它在提高光合效率、保护光合器官、防止光氧化损伤等方面起着重要作用[1,2]。
类胡萝卜素也是许多植物花和果实中的重要色素，赋予植物花、果实等器官绚丽的色彩。
此外，植物类胡萝卜素还是植物激素(如ABA，独脚金内酯等)、防御化合物和风味芳香物等许多生理活性物质生物合成的前体[3-6]，因此，研究类胡萝卜素具有重要的现实意义。
1. 类胡萝卜素的代谢途径1.1类胡萝卜素的生物合成过去的若干年里，对于植物类胡萝卜素的生物合成已经有较深入的研究。
几乎所有与编码绿色植物类胡萝卜素生物合成相关酶类的基因和cDNA都已经进行了鉴定或测序[7]，编码的蛋白质等产物的特性也进行了相关分析，这为基因工程改良作物中类胡萝卜素的种类及含量奠定了重要基础。
烟草中存在的类胡萝卜素主要有八氢番茄红素、叶黄素、a，β-胡萝卜素、新叶黄素和叶红素等。
烟草中类胡萝卜素在质体中合成（见图1），其前体物质IPP 通过3－磷酸甘油醛／丙酮酸途径合成类胡萝卜素，其生物合成主要是先合成前体物异戊烯焦磷酸(IPP)，IPP和其异构体二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)缩合形成牻牛儿基焦磷酸，再与2个IPP在牻牛儿牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)催化下合成牻牛儿牻牛儿基焦磷酸(GGPP)，GGPP是植物多种物质生物合成的共同前体。
然后2分子的GGPP由八氢番茄红素合成酶(PSY)催化形成无色的八氢番茄红素。
后者在八氢番茄红素脱氢酶(PDS)和ζ－胡萝卜素脱氢酶(ZDS)的作用下形成红色的番茄红素。
烟草基因组学研究方法篇：3.烟草功能基因组学中的功能缺失与功能获得策略李凤霞【摘要】@@ 功能基因组学研究中,常常通过改变基因的表达水平,然后观察其生物学性状、环境适应性以及生理或代谢途径等方面的变化来研究基因相应的生物学功能.这种研究策略包括强制性地沉默或升高特定基因的表达水平,即功能缺失(loss of function)和功能获得(gain of function)策略.rn1 功能缺失策略rn基因功能缺失策略即筛选目的基因功能部分或全部丧失的植株,比较其与野生型植株在表型、生理代谢和基因表达上的差异,分析该基因的功能.以往功能缺失研究通常是通过筛选自然突变体来获得基因功能部分或全部丧失的植株,但概率很低,现在一般通过反义RNA(antisense RNA)、共抑制(cosuppression)、人工诱变、RNA干扰(RNA interference,RNAi)来进行基因功能缺失研究.【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】2页(P100-101)【作者】李凤霞【作者单位】中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101【正文语种】中文功能基因组学研究中，常常通过改变基因的表达水平，然后观察其生物学性状、环境适应性以及生理或代谢途径等方面的变化来研究基因相应的生物学功能。
这种研究策略包括强制性地沉默或升高特定基因的表达水平，即功能缺失（loss of function）和功能获得（gain of function）策略。
1 功能缺失策略基因功能缺失策略即筛选目的基因功能部分或全部丧失的植株，比较其与野生型植株在表型、生理代谢和基因表达上的差异，分析该基因的功能。
以往功能缺失研究通常是通过筛选自然突变体来获得基因功能部分或全部丧失的植株，但概率很低，现在一般通过反义RNA（antisense RNA）、共抑制（cosuppression）、人工诱变、RNA干扰（RNA interference, RNAi）来进行基因功能缺失研究。
2016-02，37（1）中国烟草科学 Chinese Tobacco Science 89 代谢组学技术在烟草研究中的应用进展王小莉，付博，赵铭钦*，贺凡，王鹏泽，刘鹏飞（河南农业大学烟草学院，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002）摘要：简述了作为研究植物生理生化和基因功能新方法的代谢组学在烟草研究中的主要技术流程及其应用现状，归纳了不同生态环境和不同组织中烟草代谢物差异及产生原因，总结了生物和非生物胁迫及化学诱导处理等条件下的烟草生理生化变化及相关基因功能。
最后提出了目前烟草代谢组学研究所面临的问题，并指出与其他组学整合应用是代谢组学在烟草研究领域的发展趋势。
关键词：烟草；代谢组学；胁迫；化学诱导；基因功能中图分类号：S572.01 文章编号：1007-5119（2016）01-0089-08 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.016Research of Metabolomics in TobaccoWANG Xiaoli, FU Bo, ZHAO Mingqin*, HE Fan, WANG Pengze, LIU Pengfei (College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, National Tobacco Physiology and Biochemistry Research Center,Zhengzhou 450002, China)Abstract: Metabolomics has been considered one of the most effective means of investigating physiological and biochemical processes and gene function of plants. Here we review the main process of metabolomics and its application status in tobacco research, the regulation mechanisms of physiological and biochemical reactions when tobacco responds to different environmental, biotic and abiotic stresses, chemically induced processes and genetic modifications. Finally, issues of critical significance to current tobacco metabolomics research are discussed and it is noted that integration with other omics is the trend of metabolomics research in tobacco. Keywords: tobacco; metabolomics; stress; chemical induction; gene function代谢组学与基因组学、转录组学和蛋白质组学分别从不同层面研究生物体对环境或基因改变的响应，它们都是系统生物学的重要组成部分。
