RNA干涉及其在竹类研究中的应用前景

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RNA干扰技术在生物学研究中的应用研究进展

RNA干扰技术在生物学研究中的应用研究进展RNA干扰（RNA interference，RNAi）技术是目前分子生物学领域中最具有影响力的生物技术之一，它充分利用了RNA分子的本身的功能和特性，实现了基因沉默和特定蛋白表达的调节。

RNAi技术一方面广泛应用于疾病治疗、基因功能解析，另一方面也广泛应用于农业科学、动物繁殖等领域。

本文将探讨RNA干扰技术在生物学研究中的应用及其研究现状。

一、RNAi技术的原理及优势RNA干扰技术是一种利用小分子RNA分子介导的特异性基因沉默机制，通过导入人工的小干扰RNA或者小干扰RNA相关的载体来抑制特定的基因表达。

RNA干扰技术在生物学研究中，主要有以下优越性：1. 特异性强：RNAi技术针对的是靶基因的序列区域，能够准确特异抑制目标基因，最大程度避免了对其他基因的影响；2. 操作简单：RNAi技术不需要进行DNA突变、克隆、体外重组等复杂操作，基本上只需在体外导入siRNA快速获得RNAi效应，比较适用于高通量筛选试验；3. 应用广泛：RNAi技术可以应用于多种生物体系，包括哺乳动物、植物、昆虫、线虫等，可以实现基因功能筛选、药物靶点筛选、基因治疗、转基因等一系列应用。

二、RNAi技术在生物学研究中的应用1. 基因功能研究RNAi技术广泛应用于基因功能研究。

在人类基因组研究中，RNAi技术被广泛应用于基因功能解析、基因验证、药物靶点筛选等方面。

RNAi技术可以使细胞内特定基因的mRNA水平下降，进一步研究这些基因在细胞生物学、分子遗传学、生理学甚至疾病发生机制中的作用。

2. 肿瘤疾病治疗在肿瘤疾病治疗方面，RNAi技术也被广泛应用。

RNAi技术可以抑制肿瘤生成、扩散及各个阶段的控制，因此它已成为肿瘤治疗和预防的主要手段之一。

RNAi技术可以抑制特定的肿瘤细胞中的抗凋亡基因的表达，使得肿瘤细胞失去增殖和分化能力，达到治疗效果。

3. 转基因技术研究RNAi技术在转基因技术研究中也有较大的应用，不仅可以实现优良基因的精准插入，还可以实现对转基因生物的一系列控制。

RNA干扰技术在生物科学研究中的发展与应用

RNA干扰技术在生物科学研究中的发展与应用随着科技的不断进步，生物科学研究领域也在得到前所未有的发展。

RNA干扰技术作为一个新兴的技术手段，已经在生物学的研究中得到了广泛的应用。

本文将探讨RNA干扰技术的各个方面，包括其原理、应用范围以及未来的发展方向。

一、RNA干扰技术原理RNA干扰技术是指利用合成的RNA分子对特定基因的mRNA分子进行选择性降解或抑制的技术。

这项技术的原理源于RNA介导的基因沉默现象。

RNA干扰技术的主要作用机制是利用RNA分子与目标mRNA分子相互结合，形成RNA-RNA 复合物，通过蛋白酶的作用使目标mRNA分子降解或者抑制翻译。

二、RNA干扰技术的应用范围RNA干扰技术在生物学研究中应用非常广泛，主要用于基因表达的调节、基因功能的探究、生命过程的研究以及疾病的治疗等方面。

在基因表达调节方面，RNA干扰技术能够通过对目标基因的沉默或抑制，实现基因的表达调节，从而探究基因调控网络的机制。

在基因功能探究方面，RNA干扰技术能够帮助科学家们理解了一些奥秘，如细胞周期、分化、凋亡等生物过程以及一个分子或细胞间相互作用的机制。

在治疗疾病方面，RNA干扰技术为治疗基因性疾病提供了新的选择方案。

三、RNA干扰技术的未来发展虽然RNA干扰技术已经在许多领域得到广泛的应用，然而其技术还处于不断的探究与改进中，未来的发展方向还有很多。

其中，研究人员希望提高RNA分子的稳定性，加强其在体内的功能表现，同时也希望开发更加简单易操作的RNA干扰技术。

此外，研究人员也在尝试着将RNA干扰技术应用于更复杂的生态系统研究中，如不同物种间的相互作用，以及不同环境条件对生态系统的影响等。

综上所述，RNA干扰技术作为一项比较新兴的生物技术，已经在生物学研究中得到了广泛的应用，同时其未来的发展也充满了无限的可能性。

可以预见的是，随着技术的不断完善和发展，RNA干扰技术一定会在生物学研究中扮演更加重要的角色，为科学家们提供更精确、更有效、更便捷的研究工具。

RNA干扰技术在植物保护中的应用研究

RNA干扰技术在植物保护中的应用研究随着全球人口的增长和经济的发展，食品安全成为了人们关心的热点问题之一。

在农业生产中，病虫害侵害导致的作物减产和经济损失已经成为了全球性的难题。

因此，如何保护植物健康，提高农产品质量，是需要解决的问题之一。

而RNA干扰技术作为一项新兴的分子生物学技术，正逐渐在植物保护领域被人们所关注和应用。

RNA干扰技术是一种被普遍运用的基因沉默技术。

它利用双链RNA分子识别靶基因的同源序列，从而引导RNA酶将靶基因mRNA序列特异性降解，达到靶基因沉默的效果。

在植物保护中，RNA干扰技术应用的主要方式是利用RNA干扰的原理进行病害和虫害的治疗。

一种常见的RNA干扰技术是利用小干扰RNA（siRNA）介导靶蛋白质的mRNA的下调。

例如，植物病原真菌由于产生的一些二级代谢产物带有羟基化分子等特殊性质，因此难以针对这种有机物质去开发有效的杀真菌剂。

为此，潘建伟等人应用甜菜根瘤菌内生“T-DNA”中的RNA干扰技术对植物病原真菌进行有针对性的靶向抑制，展现了非常显著的杀真菌活性。

利用RNA干扰技术，不仅出现了抗真菌效果，而且比市场上所有的制剂都安全和环保。

RNA干扰技术还可以用于虫害防治。

例如，在利用RNA干扰技术精准靶向抑制昼夜节律相关基因，达到对害虫的高效植物保护的方法上也有一些研究，这种新型防治方法不仅能够显著减少化学农药的使用量，还能在保证农作物产量基础上实现环保效益。

当然，RNA干扰技术在植物保护领域尚存在一些问题需要解决。

例如，RNA干扰技术需要精确找到靶基因的同源序列，如果找错或忽略掉一些重要的靶基因，则会降低抑制效果。

同时，RNA干扰技术需要很少的双链RNA分子才能生效，如果样本富集程度不高或出现“噪声”信号，则可能引起对结果的干扰。

综上所述，RNA干扰技术是一种非常有效且环保的植物保护技术。

利用RNA 干扰技术可以减轻植物受到的病虫害危害，提高其抗性，从而进一步提高农产品的质量和数量。

RNA干扰技术在植物保护中的应用

RNA干扰技术在植物保护中的应用随着人们对自然环境和生物系统理解的加深，现代生物学在不断向前发展，基因工程作为生命科学领域的一个重要分支，得到了不断的发展和突破。

RNA干扰技术（RNA interference，RNAi）就是在这一背景下发展起来的一种技术，该技术利用了细胞及其分子水平上的自然机制而成为目前最有效的基因靶向策略之一。

RNA干扰技术不仅广泛应用于生命科学的研究领域，也被广泛应用于农业生态中的病虫害防治中。

本篇文章将深入探讨RNA干扰技术在植物保护领域中的应用。

一、RNA干扰技术原理RNAi技术是指通过RNA介导的导引反式RNA（siRNA）靶向分解编码特定基因的mRNA的一种技术。

RNAi主要是通过基因的沉默来有效地调节生物体内基因的表达和功能。

RNAi技术包含三个部分：siRNA的合成、引入siRNA到目标细胞及靶向RNA水解。

siRNA是一个21-25个核苷酸的短链RNA。

在细胞内，siRNA引入到RNA识别复合物（RISC）中后，与靶向mRNA的互补序列结合，导致位于互补序列下游的RNA链的剪切和水解。

相对于其他基因靶向策略，RNA 干扰技术具有对于靶标基因特异性高、易于合成和引入、生物学安全等等优点。

二、目前，RNA干扰技术已被广泛用于动植物的各种生物学研究领域，同时RNA干扰技术也逐渐被应用于植物保护中，为植物保护带来了新的思路和创新性方法。

在植物保护中，RNA干扰技术主要有几个方面的应用。

1. 抗病育种病害是影响植物生产的主要因素之一。

利用RNA干扰技术来进行农作物育种可以得到新的育种方法和作物品种。

以水稻为例，在水稻中应用RNA干扰技术，可以通过抑制水稻病害相关基因的表达来实现抗病育种。

这可以大大减少化学农药的使用数量并提高作物产量。

2. 植物抗逆性研究对于环境和自然界中各种逆境（例如高盐度、低温等）的响应是植物生长过程中十分重要的一环。

RNA干扰技术可以用于研究植物响应逆境所需要的基因，从而更好地了解和调控植物的抗逆性。

RNA干扰技术及其在研究中的应用

RNA干扰技术及其在研究中的应用RNA干扰技术是基因沉默的一种重要方法，它通过介导RNA的降解或阻止RNA的翻译来影响基因表达，从而控制生物体内基因功能。

RNA干扰技术的发现不仅揭示了基因转录和翻译的调控机制，而且在疾病治疗和基因工程等方面广泛应用，成为现代分子生物学中不可或缺的一环。

本文将重点介绍RNA干扰技术及其在研究中的应用。

一、RNA干扰技术的基本原理RNA干扰技术是基于RNA干扰的生物学基础而建立的。

RNA干扰是在细胞内通过一种特定的机制来抑制某些基因表达的过程。

这种机制是由具有同源的小分子RNA分子介导的。

在哺乳动物细胞中，小分子RNA通常包括两种类型：小干扰RNA（siRNA）和microRNA（miRNA）。

这两种RNA分子具有相互重叠和互补的序列，它们都可以通过与靶RNA特定区域上相互补合来介导RNA降解或阻断RNA的翻译。

在RNA干扰技术中，用合成的siRNA或miRNA序列替代自然产生的小分子RNA，从而实现对特定基因的沉默。

siRNA和miRNA的区别在于它们具有不同的起源和处理方式，siRNA由dsRNA特异性裂解产生，而miRNA则来自于内源性前体miRNA的多步加工。

在RNA干扰技术中，siRNA通常是由两个21-23个核苷酸链组成，可以在细胞内引起剪接酶介导的靶RNA特定区域上裂解作用。

与siRNA不同，miRNA则较短，长度约为22个核苷酸。

它们最初是通过胚胎干细胞过程中的肺炎链球菌产生，并在细胞质中先由Drosha酶切割，再由Dicer酶切割成22个核苷酸的片段。

然后，这些miRNA片段结合到RISC复合物中，靶向小分子RNAs绑定到mRNA上，导致RNA降解或是翻译被阻止。

二、RNA干扰技术在研究中的应用1.基因功能分析RNA干扰技术用于基因功能分析是其最重要、最广泛的应用之一。

通过轮替入siRNA或miRNA来抑制基因表达，可以深入研究生命体系内各种不同生物学过程的分子机制。

RNA干扰技术及其应用前景

RNA干扰技术及其应用前景RNA干扰技术是一种通过导入RNA分子来特异性沉默靶基因表达的方法，是生命科学领域最活跃的研究方向之一。

该技术被广泛应用于基因功能研究、疾病治疗和农业生物技术等领域，并展现出了广阔的应用前景。

它的原理是通过合成特定的双链RNA分子（siRNA或shRNA），使其与靶基因上的mRNA序列发生互补配对后，导致mRNA的降解或者翻译受到抑制。

RNA 干扰技术具有特异性强、效果快、使用简便等优点，而且其应用范围广泛，如基因功能研究、药物研发、疾病治疗等方面均有应用。

1. 基因功能研究RNA干扰技术的应用最初是在基因功能研究中发现的。

利用RNA干扰技术，可以快速地对多个基因进行筛选和鉴定，找出目标基因的功能和作用机制。

同时，由于RNA干扰技术可以针对任何基因，能够模拟自然条件下基因的失活情况，因此其结果具有可靠性和准确性。

此外，RNA干扰技术还可以在各种细胞和动物模型中进行，大大拓宽了研究领域和深度。

2. 疾病治疗RNA干扰技术已被广泛应用于疾病治疗研究。

例如，通过针对肿瘤细胞上的靶基因进行RNA干扰，可以抑制癌细胞的增殖、转移和侵袭，从而治疗肿瘤。

此外，利用RNA干扰技术，在遗传性疾病、神经系统疾病、感染病和代谢紊乱等方面也有广泛的应用。

3. 农业生物技术RNA干扰技术不仅在医学领域有着广泛的应用，也在农业领域有着很好的应用前景。

利用RNA干扰技术，可以制备抗虫、抗病、抗草等转基因作物，改善农作物的品质和产量，具有非常广阔的发展前景。

当然，RNA干扰技术在应用中还存在一些问题，如RNase的降解、siRNA的非特异性作用、免疫反应的产生等等，需要在后续的研究中深入探索和解决。

综上所述，RNA干扰技术的应用前景十分广阔，为我们解决各种研究和治疗难题提供了新思路和新工具。

不仅如此，RNA干扰技术的不断创新和发展也将会为人们的生活和健康带来重大的积极影响。

RNA干扰在植物中的作用机理及其应用研究进展

西北植物学报，２００８，２８（９）：１９２０一１９２７ＡｃｔａＢｏｔ．Ｂｏｒｅａｌ．－Ｏｃｃｉｄｅｎｔ．Ｓｉｎ．文章编号：１０００—４０２５（２００８）０９—１９２０－０８ＲＮＡ干扰在植物中的作用机理及其应用研究进展马超，郝青南，马兵钢（石河子大学农学院，新疆石河子８３２００３）摘要：ＲＮＡ干扰（ＲＮＡｉ）是广泛存在于生物中的一种现象，它是小干扰ＲＮＡ诱导的转录后基因沉默，是生物抵抗异常ＤＮＡ的一种保护机制，同时在生物生长发育过程巾调控基因的表达。

本文综述了近年来有关ＲＮＡ干扰的发现、作用过程及其机理，分析了它与反义寡核苷酸、核酶、脱氧核酶的不同，并介绍了ＲＮＡ干扰在植物基因功能、植物抗病毒、作物品种改良等方面的应用，为ｓｉＲＮＡ干扰的进一步利用提供参考资料。

关键词：ＲＮＡ干扰；ｓｉＲＮＡＴ扰；植物病毒中图分类号：Ｑ７８９文献标识码：ＡＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＲＮＡＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＰｌａｎｔＭＡＣｈａｏ，ＨＡｏＱｉｎｇ—ｎａｎ，ＭＡＢｉｎｇ—ｇａｎｇ。

（ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈｉｈｅｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ，Ｘｉｎｊｉｉａｎｇ８３２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉＳａｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｃｏｍｍｏｎｌｙｅｘｉｓｔｅｄｉｎｏｒｇａｎｉｓｍｓ．ＩｔｉＳｏｎｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｏｒｇａｎｉｓｍｓｅｌｆ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎｄｅｆｅｎｄｉｎｇａｂｎｏｒｍａｌＤＮＡ．Ｉｔｃｏｕｌｄａｌｓｏｒｅｇｕｌａｔｅｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＲＮＡｉ）ｉｓａｐｏｓｔ—ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅ－ｓｉｌｅｎｃｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎ—ｄｕｃｅｄｂｙｓｍａｌＩｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇｄｏｕｂｌｅ—ｓｔｒａｎｄｅｄＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）．ＴｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒａｎｄｅｆｆｅｃｔｏｆＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｓｅｙｅａｒｓ．Ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇａｎｔｉｓｅｎｓｅｏｌｉｇｏｄｅｏｘｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ，ｒｉｂｏｚｙｍｅａｎｄｄｅｏｘｙｒｉｂｏｚｙｍｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｉＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｓｉＲＮＡａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｐｌａｎｔｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｖｉｒａｌｉｎｆｅｃｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔ－ａｎｃｅａｎｄｃｒｏｐｑｕａｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｓｈｏｒｔｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｐｌａｎｔｖｉｒｕｓＲＮＡ干扰是２０世纪９０年代被人们发现的一种生物新技术。

RNA干扰技术在植物病理学中的应用研究

RNA干扰技术在植物病理学中的应用研究植物病理学研究是农业科学中非常重要的一部分。

我们知道，植物生长和发育受到许多因素的影响，其中一个极为重要的因素就是病害。

在农业生产中，植物病害是导致农作物减产和损失的主要原因之一。

因此，防治植物病害是保证农业生产和食品安全的重要保障。

传统的防治植物病害方法主要包括农药喷洒、育种培育等。

这些方法效果已经不够理想，且存在一些问题，比如农药残留难以避免，持续使用容易导致植物抗性下降等。

近年来，RNA干扰技术成为防治植物病害的一种新兴方法，其应用研究也引起了广泛关注。

RNA干扰技术，又称RNA干预技术或RNAi技术，是指通过植物体内RNA分子相互作用的方式，去除或削弱植物体内特定基因的表达。

通过这种方式，可以达到防治病害的目的。

RNA干扰技术在植物病理学中的应用主要包括以下几个方面：1. 抗病生物学：RNA干扰技术可以使植物主动产生一些抗病蛋白，从而提高植物的抗病性。

例如，针对拟南芥中的一个特定蛋白基因进行RNA干扰研究，发现拟南芥能够自主产生一种对病原菌具有抗性的蛋白，从而提高植物的抵抗力。

2. 防治病害：RNA干扰技术可以通过对病原菌基因进行靶向干扰来防治植物病害。

例如，研究发现对水稻瘟病病原菌的基因进行RNA干扰后，可使其感染水稻的能力大大降低，从而达到预防和控制病害的目的。

3. 果实品质改善：RNA干扰技术还可以改善水果的品质。

在一项研究中，对沙棘果实的糖分代谢酶进行RNA干扰，结果发现沙棘果实中的糖含量显著提高。

这意味着RNA干扰可以使得水果更加美味和健康。

RNA干扰技术在植物病理学中的应用，对农业生产来说是非常重要的。

相比于传统的防治方法，RNA干扰技术有以下几个优势：1. 安全环保：RNA干扰技术是一种非常环保的防治方法，不需要喷洒农药，不会污染土壤和水源，对环境和人类健康都没有危害。

2. 精准高效：RNA干扰技术可以针对特定基因进行干扰，因此具有精准性和高效性，而且不会影响其他正常基因的表达。

RNA干扰技术在研究和治疗中的应用

RNA干扰技术在研究和治疗中的应用随着生物学研究的深入，越来越多的技术被应用于研究和治疗领域。

其中，RNA干扰技术是一种具有广泛应用前景的技术。

RNA干扰技术是根据人类细胞内的一种自身防御机制而来的。

在这种机制中，特定的RNA分子被用来识别并分解与其匹配的mRNA分子，从而抑制特定基因的表达。

目前，RNA干扰技术已成为研究和治疗领域中的重要工具之一。

一、RNA干扰技术在基础研究中的应用1、基因功能研究RNA干扰技术可通过抑制基因表达来研究基因功能。

通过处理细胞系或动物模型，在不影响人体或动物健康的前提下，研究某个基因与某个生理过程之间的关系。

例如，利用RNA干扰技术探究白血病相关基因Bcl-2在细胞凋亡过程中起到的作用。

2、病因研究在许多疾病中，基因异常是一种重要的病因。

RNA干扰技术可以通过针对特定基因的干扰来探究其与疾病的关系。

例如，在乳腺癌研究中，研究人员利用RNA干扰技术针对HER2基因进行干扰，从而深入了解HER2基因与乳腺癌之间的相互作用。

二、RNA干扰技术在临床治疗中的应用1、基因治疗RNA干扰技术可以用于基因治疗，即通过RNA靶向治疗来恢复病人正常的基因表达水平。

例如，在肝癌治疗中，利用RNA干扰技术针对癌细胞的基因进行干扰从而抑制癌细胞增殖，促进治疗效果。

2、药物靶向治疗RNA干扰技术还可以应用于药物靶向治疗。

利用RNA干扰技术可以设计出靶向特定基因的小分子RNA，它具有非常高的特异性，并且不会影响正常基因的表达，从而实现被认为难以达到的药物靶向治疗。

例如，RNA干扰治疗已开始被用于肝病和癌症患者的临床治疗。

三、RNA干扰技术的挑战虽然RNA干扰技术在研究和治疗领域具有重大意义，但仍然存在一些挑战。

其中一些问题包括：1、功能靶向性：RNA干扰技术的靶向性很高，但可以对多个基因进行干扰，这意味着它们可以干扰其他相关或无关的基因，可能导致治疗不良事件。

2、生物不稳定性：RNA分子在体内的寿命非常短，这会使RNA干扰技术的应用受到限制。

8RNA干扰及其在植物研究中的应用

ＲＮＡ干扰（ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＲＮＡｉ）现象是指，当与内源性ｍＲＮＡ编码区某段序列同源的双链ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）导入细胞后，该ｍＲＮＡ发生特异性的降解，而导致该基因表达的沉默［１］。

是属于转录后基因沉默（ｐｏｓｔｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ，ＰＴＧＳ）机制范畴［２］。

也被称作基因沉默、ＲＮＡ沉默、转录后基因沉默（植物上）［３］和基因压制（真菌中）［４］。

ＲＮＡｉ广泛存在于生物界，从低等原核生物到植物、真菌、无脊椎动物、哺乳动物中均发现了此种现象。

遗传学研究表明ＲＮＡｉ是真核生物中一种普遍存在且非常保守的机制，与真核细胞中许多重要生物学过程密切相关。

１ＲＮＡｉ的作用机制较早研究发现，在出现共抑制现象的植物中，有一类长度为２５个核苷酸的ＲＮＡ，而在无共抑制现象的植物中，却缺乏这种短链ＲＮＡ［５］。

此后，Ｚａｍｏｒｅ等在体外建立的ＲＮＡｉ研究系统中发现，加入果蝇（Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ）胚胎溶解物的ｄｓＲＮＡ首先断裂为长度为２１￣２５个核苷酸的片断；还发现内源性ｍＲＮＡ的降解是发生在与导入同源的ｄｓＲＮＡ结合的部位，而且在降解时，ｍＲＮＡ也是被切割成长度为２１￣２５个核苷酸的片断［６］。

后者为ＲＮＡｉ机制的重要中间效应分子，被命名为ｓｉＲＮＡ。

ＲＮＡｉ的作用机制可概括为三个阶段：（１）启动阶段。

ｄｓＲＮＡ被Ｄｉｃｅｒ酶（一种ＲＮａｓｅⅢ家族中特异性识别ｄｓＲＮＡ的酶）以一种ＡＴＰ依赖的方式逐步切割成ｓｉＲＮＡ；这种双链ｓｉＲＮＡ包括约２０个碱基对，且每条链的３′末端都悬垂着２个未配对碱基。

（２）效应阶段。

首先ｓｉＲＮＡ聚集到一种包含着核酸内切酶、外切酶和解旋酶的复合物上，形成诱导沉默复合体（ＲＩＳＣ），然后ｓｉＲＮＡ经历一个ＡＴＰ依赖的解双链的过程激活ＲＩＳＣ［７］。

在ｓｉＲＮＡ反义链的指导下，ＲＩＳＣ与目的ｍＲＮＡ互补结合，并特异性切割ｍＲＮＡ，ｍＲＮＡ断裂的部位大约在ｓｉＲＮＡ互补结合的中部。

RNA干扰技术的应用前途

RNA干扰技术的应用前途RNA干扰技术是近年来生物科技领域备受关注的一个新兴技术，它可以针对特定基因实现高效的基因沉默和调节，从而为疾病诊断和治疗等领域提供了新思路和解决方案。

本文将从基本原理、应用领域、现有技术和未来展望四个方面来探讨RNA干扰技术的应用前途。

一、基本原理RNA干扰（RNAi）是一种自然现象，即通过小分子RNA专门干扰某些特定基因的表达。

RNAi可以分为内源性RNAi和外源性RNAi。

内源性RNAi通常发生在真核生物的染色体底物上，是一种防御机制，用于保护生物免受病毒和转座子等外源DNA的侵袭。

外源性RNAi则是我们普遍所说的RNA干扰技术，它是人工合成dsRNA导致沉默特定基因的一种方法。

当外源性dsRNA进入细胞后，会被酶类切割成21-23nt的小分子RNA，即小干扰RNA （siRNA）。

siRNA会与细胞内的RNA识别和切割复合物（RISC）结合，然后将其中一个链片段引导到RISC复合物中，RISC复合物再进一步识别基因mRNA，将其切割或降解，从而实现基因沉默和调节。

二、应用领域RNA干扰技术广泛应用于生物学、医学、农业和疫苗等多个领域。

在生物学领域，RNA干扰技术可以用来研究基因功能、分析基因调控网络和病理生理学过程等。

在医学领域，RNA干扰技术可以用来治疗癌症、病毒感染疾病、代谢性疾病、神经退行性疾病等。

在农业领域，RNA干扰技术可以用来提高作物产量、抗病虫害能力和品质等。

在疫苗领域，RNA干扰技术可以用来设计和生产针对严重疾病的疫苗。

三、现有技术目前，RNA干扰技术的核心技术是合成siRNA和运送siRNA到目标细胞内。

合成siRNA的最新技术可以保证siRNA的效率和特异性，并能降低它的副作用。

运送siRNA到目标细胞内的方法可以分为体外和体内两种，体外运送方法有依赖于电穿孔、化学物质转染和病毒的转染等；体内运送方法有依赖于胶体金纳米粒子、离子复合物、把siRNA修饰成类似肽类物质成分进行运载等。

RNA干扰技术在植物抗病研究中的应用

RNA干扰技术在植物抗病研究中的应用近年来，随着分子生物学的快速发展，RNA干扰技术成为了研究者们不可或缺的工具。

RNA干扰技术可以使目标基因失活，从而揭示基因的功能和参与生物过程的机制。

在植物抗病研究中，RNA干扰技术也得到了广泛应用，为我们解决植物病害问题提供了更多的思路和方案。

一、RNA干扰技术的基本原理RNA干扰技术是一种后转录调控机制，也叫做RNA干涉或RNA默化。

其本质是通过介导小分子RNA靶向特定基因的mRNA，从而降低或消除该基因的表达。

RNA干涉可以分为两种类型：siRNA和miRNA。

siRNA是由外源DNA转录所得的小分子RNA，它们长约20-25个核苷酸，并且完全匹配其靶标基因mRNA的序列，具有较强的靶向性和特异性。

而miRNA则是一类大小为21~23nt、主要来源于内源的RNA分子，它们通过与mRNA序列部分互补，导致mRNA的降解或翻译后修饰，从而影响基因的表达。

二、RNA干扰技术在植物抗病研究中的应用2.1 基因剔除RNAi技术通过在基因水平上剔除目标基因，来证明基因的功能和角色。

例如，在植物中，通过RNAi技术以及靶向真菌、病毒及昆虫致病的基因，揭示致病机制，找到植物抗病的新靶标基因，为病害防治提供了理论和实验基础。

近年来，研究人员成功利用RNAi技术在拟南芥中抑制了土传型番茄花叶病毒的繁殖和扩散，有望为病毒的控制提供了新的思路。

2.2 基因表达调控RNA干扰技术还可以通过用siRNA或miRNA靶向某些调控基因进行敲击、激活或抑制基因表达。

研究人员可以利用RNA干扰技术调控植物抗病相关基因的表达，从而实现提高植物抗病能力。

例如，研究人员通过RNAi技术敲击拟南芥中抗衡异养菌的基因，成功提高了植物对致病菌的抵抗能力。

2.3 其他应用除了基因剔除和基因表达调控外，RNA干扰技术还可以用于植物的病害诊断和病原菌防治。

研究人员可以制备出相应的siRNA和miRNA探针，用于检测病原菌的存在和繁殖情况。

利用RNA干扰技术研究植物基因表达调节机制

利用RNA干扰技术研究植物基因表达调节机制RNA干扰技术是一种目前应用广泛，可以用于研究生物体内基因表达及调节机制的技术手段。

对于植物研究领域来说，RNA干扰技术可以用于研究植物基因转录后调控的分子机制。

这篇文章将介绍RNA干扰的机制、技术流程和在植物研究中的应用。

RNA干扰机制RNA干扰是一种近年来新发现的基因调节机制，它发挥着负向调控基因表达的作用。

RNA干扰通常被称为RNAi（RNA interference），是由双链RNA （dsRNA）介导的，在高等生物体内已被证明具有广泛应用和统一的基本机制。

RNA干扰主要通过dsRNA介导的靶标RNA降解的方式实现调控作用。

dsRNA能够在靶标RNA上引起切割，产生长约21-22个核苷酸的小RNA，被称为siRNA（small interfering RNAs），siRNA进而结合到RNA-Induced Silencing Complex（RISC）中，指导RISC结合到靶标mRNA并介导其降解的过程。

此外，还存在另外一种介导RNA干扰的小RNA分子，称为miRNA （microRNA）。

miRNA主要调控转录后的基因表达，影响目标mRNA的翻译和诱导靶标mRNA降解。

RNA干扰的技术流程RNA干扰技术的简单流程如下。

首先，设计用于RNAi的小分子RNA，包括siRNA和miRNA，这些RNA能够特异性地识别一个靶标RNA分子并干扰其表达。

然后，将这些小RNA转染到细胞中，靶标RNA与转染的小RNA结合形成siRNA或miRNA，引起RNAi反应，最终导致靶标RNA的剪切或降解。

RNA干扰技术在植物研究中的应用RNA干扰技术被广泛用于研究RNA的功能和生物基因调节机制。

植物科学家们也在研究中广泛使用RNA干扰技术，以调节植物基因表达并研究植物生长和发育过程的机制。

RNA干扰技术可以用于探索植物转录因子及其功能。

例如，在植物转录因子MYB的RNA干扰研究中，通过MYB的RNA干扰使靶标mRNA被降解，进而研究MYB的生物功能及其参与花发生和根发生等生长发育机制。

植物小RNA与RNA干扰生物学功能与应用前景

中国科学C辑:生命科学 2009年第39卷第1期: 31~43 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS植物小RNA与RNA干扰: 生物学功能与应用前景毛颖波, 薛学义, 陈晓亚*中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所, 植物分子遗传国家重点实验室, 上海 200032* 联系人, E-mail: xychen@收稿日期: 2008-10-14; 接受日期: 2008-11-24国家自然科学基金(批准号: 30630008)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2007CB108800)资助项目摘要RNA干扰(RNAi)的发现使人们对基因调控有了新的认识, 同时它也逐渐发展为遗传分析、疾病治疗以及植物保护等方面一种非常有用的新技术. 本文重点介绍RNAi的生物学功能及其在农业上的应用前景. 为更好地了解RNAi, 本文还简要回顾了RNAi的发现历史并简单阐述小RNA生成途径和RNAi的分子机制. 关键词RNA干扰基因调控植物保护RNA干扰(RNA interference, RNAi)是近期发现的一种新的基因调控机制, 它利用RNA序列匹配, 专一地识别靶基因, 在转录水平、转录后水平或翻译水平抑制靶基因表达. 非常有趣的是, RNAi的发现, 其初衷并不是为了回答某个生物学问题, 而是意在解释线虫(Caenorhabclitis elegans)中双链RNA(dsRNA)能够诱导序列特异的基因沉默反应这一现象[1]. 随着对RNAi认识的增加, 人们提出了一个假设, 即同源dsRNA引发的基因沉默在生物体中是一种普遍现象. 这一假设与转基因以及病毒诱导的基因沉默现象相一致.1 RNAi的发现RNAi现象首先在植物和真菌中被观测到. 随着研究的深入, 人们发现RNAi参与了对病毒的防御.1.1植物中转录后水平的基因沉默人们发现在转基因植物中, 转入的外源基因以及内源同源基因的表达经常会产生由RNA降解引起的基因沉默. 1990年, Napoli等人[2]发表了一个令人惊讶的发现: 在矮牵牛(Petumia hybrida)花中用35S启动子过量表达查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)来提高酶的水平, 结果CHS活性反而降低了将近一半. 矮牵牛的紫色花是由查尔酮的积累引起的, 由于转基因植物中查尔酮含量的减少, 使得花色改变, 呈紫色、白色相间色. 核糖核酸酶保护实验表明, 正常的CHS转录本减少并积累大量降解的CHS mRNA, 这一现象被称为共抑制(co-suppression). 随后, 许多类似的共抑制现象被报道[3~5]. 所有共抑制现象都有一个共同的特点: 内源的和外源转入的基因转录本在转录后水平都显著减少, 所以共抑制又被称为转录后基因沉默(post-tran-scriptional gene silencing, PTGS). Waterhouse等人[6]首先发现在植物中, 双链RNA分子能诱导PTGS现象. 他们证明, 在被病毒感染后, 能同时产生与病毒基因组同源的正义和反义RNAs的植物比那些只能产生正义或反义RNA的植物能更有效地抵御病毒的入侵. Fire等人[1]发现dsRNA 能够引发线虫中的基因沉默. 这两个独立的发现揭示RNAi是生物体普遍存在的基因调控机制.1.2病毒诱导的基因沉默在20世纪早期, 植物学家发现, 被某种温和的非致病病毒感染过的植物能产生一定的抗性抵御另一种比较接近的强致病病毒的入侵. 这一现象可以毛颖波等: 植物小RNA与RNA干扰: 生物学功能与应用前景用PTGS来解释: 当第一种温和病毒入侵时, 诱导植物产生PTGS, 而当第二种致病病毒入侵时, 由于其基因组与第一种病毒的基因组相似, 因此通过PTGS 途径被降解, 使植物产生抗性. 同时人们还发现将来源于病毒的基因转入到植物中表达, 即使只有RNA 而没有蛋白产物也能使植物产生抗性[7]. 根据病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)的原理, 将宿主基因与病毒基因组结合改造成载体, 通过转基因获得的植物, 其宿主基因的表达被明显抑制[8,9]. VIGS已被应用于植物功能基因组的研究.2 RNAi的主要特征RNAi的主要特征可归纳为以下3点: (1) 引发基因沉默的信号分子是与靶基因具有同源序列的小RNA[10]; (2) 组成RNA 降解复合体的蛋白组分在大多数生物体中具有相似的结构和功能; (3) 在多数情况下, RNAi效应能够被传播和放大.2.1 小RNA的种类在研究RNAi的过程中, 双链RNA被归纳到了小RNA之中. 在一项对植物转基因和病毒诱导的转录后基因沉默机制的研究中, 检测到了反义RNA, 这些小RNA分子长度大约是25个核苷酸[11]. 现在已经知道, 正是这些小的RNA分子诱导了基因沉默. 22个左右核苷酸长度的小RNA, 根据其来源不同可被大体分为微小RNA(microRNAs, miRNAs)和小干扰RNA(small interfering RNAs, siRNAs)[12]. 植物中, 相同的蛋白组分和重叠的功能组成了RNA沉默这个复杂的网络. miRNAs是短的、内源产生的、21~24个核苷酸长的非编码RNA分子. miRNAs由RNA聚合酶Ⅱ转录产生, 经过5′加帽和3′多聚腺嘌呤化生成初级miRNA(pri-miRNA), 再经过两步Dicer酶切割产生前miRNA(pre-miRNA)和成熟的miRNA. 成熟的miRNA 与Argonaute(AGO)蛋白结合一起进入RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC), 在那里通过序列特异的碱基配对切割靶标mRNA或者抑制其翻译[13].小干扰RNAs(siRNAs), 或短干扰RNAs, 一般为20~24个核苷酸, 来自于转基因、内源重复序列、病毒或转座子. 植物中, siRNAs由长的双链RNA经Dicer样的RNaseⅢ家族的酶(DCL)切割产生. 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中至少存在3类siRNAs: 分别是染色质相关siRNAs(chromatin-associated siRNAs)、内源性反义siRNAs(natural antisense transcript siRNAs, nat-siRNAs)和反式作用siRNAs (trans-acting siRNAs, ta-siRNAs).染色质相关siRNAs主要是由DCL3/RDR2/RNA polymerase Ⅳa途径产生, 而且主要与AGO4相互作用, 通过影响组蛋白甲基化、DNA甲基化或者染色质重排引起转录沉默[14~16]. nat-siRNAs首先是在拟南芥中发现的, 为天然存在相互重叠的顺式反义RNA, 来自其中一个的nat-siRNA可以调节另一个转录产物的稳定性. 它的产生需要DCL1, HYL1, HEN1, RDR6, NRPD1A和SGS3的参与[17~19]. ta-siRNAs是一种内源的非编码小RNA, 其前体是miRNA靶基因切割后的产物. 依赖RNA的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase, RdRP)被招募到初始转录物上并以此为模板产生长的双链RNA, 这些双链RNA进而被加工成多个ta-siRNAs[20]. ta-siRNAs与miRNAs相同, 反式作用于靶基因. 最近, 人们又发现了几种新的小RNAs. piwi-interacting RNAs (piRNAs)和重复序列相关siRNAs(repeat-associated siRNAs, rasiRNAs)是在哺乳动物生殖细胞中发现的一类26~31个核苷酸长度的小RNA[21,22]. 长siRNAs(long siRNAs, lsiRNAs)是在拟南芥中发现的30~40个核苷酸长度, 与siRNAs 有很多共同点的小RNA. 动物生殖细胞的piRNAs和rasiRNAs不需要Dicer蛋白, lsiRNAs的生物合成则需要DCL1/DCL4/AGO7的参与[23].miRNAs和ta-siRNAs主要是在转录后水平调节生长发育. 在拟南芥中, 大部分的小RNA是siRNA, 它们在生命的各个过程中都起重要作用, 包括病毒防御, 转基因/转座子沉默, 异染色质化和mRNA的转录后调节等[24].miRNAs和siRNAs有很多共同点. 二者都是由长的RNA前体经过Dicer样的RNA酶加工而来, 都被装载到含有AGO蛋白的RNA诱导沉默复合体中, 在那里小RNA通过碱基配对抑制靶基因的表达[25,26]. miRNAs和siRNAs的主要不同是他们前体的分子形式不同, miRNAs来自于一条含有茎环结构的RNA分子, 而siRNAs则是产生于长的双链RNA分子. 二者中国科学C辑: 生命科学 2009年第39卷第1期还有以下几点不同: (1) 对于来自转基因、转座子和重复序列的siRNA, 其作用靶点恰好是产生其自身的那些序列, 而miRNA则不是; (2) 很多miRNA在相近的物种中是保守的, 但多数内源的siRNA不保守[27~29];(3) 虽然miRNA和siRNA生成过程中所需要的蛋白相同或相关, 但在很多生物中, miRNA和siRNA行使功能时所需的蛋白是不同的. 如许多拟南芥siRNA 的产生需要RdRP, miRNA则不需要[30~32]. 此外, 大多数拟南芥miRNA是由DCL1加工产生, 而多数内源的siRNA则由DCL3或DCL4加工而成[27,33].2.2 RAN干扰机制RNAi是指RNA引起的序列特异的基因表达抑制. 虽然双链RNA的产生途径可能不同, 但是小RNA的加工和效应过程却有一个通用模式. Dicer和AGO是RNAi的关键因子. Dicer基因家族编码的蛋白具有C端双链RNA结合域, RNA螺旋酶功能域, RNaseⅢ以及PAZ (Piwi/Argonaute/Zwille)功能域. 小鼠和人只有一个Dicer, 这个Dicer将茎环RNAs和双链RNAs加工成miRNAs和siRNAs[34]. 在拟南芥基因组中已发现4个DCL基因, DCL1催化miRNA的产生, DCL2则参与病毒防御, DCL3在DNA甲基化和表观调节过程中起作用, 但并不参与miRNA合成和病毒防御[30,35,36], DCL4是最主要的参与病毒防御的Dicer, 产生21个核苷酸的病毒干扰RNA(virus-de- rived short interfering RNAs, viRNA), 同时DCL4还介导ta-siRNA的加工[37].AGO蛋白具有3个典型的结构域, N端的PAZ结构域, C端的PIWI结构域和位于中间的Mid结构域[38,39]. PAZ负责与RNA结合[40,41], PIWI域在结构和功能上与RNA酶H相似, 使得RISC具有了内切核酸酶的活性来切割靶基因[42]. 拟南芥有10个AGO蛋白, 其中AGO1是唯一已知的参与miRNA的生物功能的成员, AGO4和AGO6在rasiRNA的积累、RNA介导的DNA甲基化以及转座子和重复序列转录沉默中起重要作用[43~45]. AGO7似乎参与了ta-siRNA介导的植物发育时间的调节[46,47]. 拟南芥AGO蛋白家族的多样性和种类繁多的小RNA给人们提出了疑问, 这些小RNA如何被分配到不同的AGO蛋白中去？戚益军实验室[44]通过免疫沉淀和深度测序, 将对应于4个A G O蛋白的小R N A进行分类和分析,发现每个AGO蛋白正是通过识别5′末端核苷酸招募一类小RNA. AGO2和AGO4优先招募5′端是腺嘌呤的小RNA, 而AGO1则与具有5′端尿嘧啶的miRNAs结合, AGO5主要捕获以胞嘧啶开头的小RNAs. 这些实验结果说明了小RNA选择正确的AGO相结合对于它们正常行使生物功能是必须的[48]. 拟南芥中, 在Dicer切割之后, 与AGO结合之前, 小RNA要经过Hua Enhancer 1(HEN1)基因编码的甲基转移酶对其3′核糖的甲基化, 以及Importin β类的蛋白HASTY的(HST)将miRNA/miRNA∗从细胞核运输到细胞质的过程, 才能最终产生成熟的miRNA[49,50].2.3 RNAi系统性扩散系统性RNAi (systemic RNAi)是指RNAi效应从初始位点扩散到生物体的其他组织并引起靶基因沉默, 甚至传给下一代的现象. 系统性RNAi要经过多个步骤, 包括信号放大和信号传播. 系统性RNA沉默是在研究转基因烟草共抑制现象过程中首先发现的. 将硝酸还原酶(nitrate reductase, Nia)基因转入烟草之后发生了叶片黄化, 这种黄化开始只是随机地出现在叶片上, 但随后会扩散到新长出的叶片[51,52]. 人们发现在植物中, RNAi的扩散有时会被限制在10~15层细胞中[53], 但有时也会在不同组织间长距离运输[54].细胞与细胞间的RNAi扩散是通过胞间连丝完成的, 而长距离的运输则是通过韧皮部来完成的, 因为这种运输总是遵循从库到源的模式[55,56]. 最近, Dunoyer等人[53,57]通过遗传筛选鉴定出参与拟南芥细胞间沉默信号传递的关键因子. 他们分离到了3类沉默信号传递缺失突变体(silencing-movement-deficient, smd). 分析发现, SMD1和SMD2分别是RDR2和NRPD1a的两个等位基因, 二者在细胞与细胞之间, 而非细胞内的RNAi过程中起作用. 同时还发现, DCL4产生的21个核苷酸的siRNA是细胞间沉默信号的关键组分. 与此同时, Brosnan等人[58]通过嫁接实验发现, NRPD1a, RDR2, 和DCL3参与了顶端接受长距离RNAi信号的过程. Smith等人[59]发现了一个含有SNF2结构域的CLASSY1蛋白在细胞核中与RDR2和NRPD1a相互作用, 在转基因沉默信号扩散毛颖波等: 植物小RNA与RNA干扰: 生物学功能与应用前景和内源的24个核苷酸的siRNA的产生过程中起作用. 线虫系统性RNAi是在注射双链RNA的实验中被偶然发现的. 后来的研究[60,61]发现, 给线虫饲喂表达了双链RNA的细菌或者让线虫吸收含双链RNA的培养基都能够引起系统性RNAi的产生. 这说明双链RNA分子能够在线虫肠道环境中生存. 通过遗传筛选系统性RNAi的关键因子, Winston等人[62]发现SID-1(systemic RNA interference deficient-1)基因足以介导线虫的系统性RNAi. 线虫SID-1的同源基因在多种昆虫中都有发现, 如赤拟谷盗(Tribolium casta neum)、家蚕(Bombyx mori)、玉米食虫(Diabrotica virgifera virgifera)和蜜蜂(Apis mellifera), 而果蝇(Drosophila melanogaster)中没有. 但是有实验证据表明, 果蝇S2细胞吸收双链RNA分子不是依靠SID-1 途径, 而是一种scavenger受体介导的细胞内吞机制[63]. 最近, 人们还发现了另一个参与线虫双链RNA吸收的基因SID-2. SID-2是一个具有一次跨膜结构域的肠道特异表达的膜蛋白. SID-2突变之后, 饲喂表达了双链RNA的细菌引起的RNAi就会丧失, 但不影响注射引起的RNAi[64].线虫中, 初级siRNAs作为RdRP的模板产生次级siRNAs. 这种信号放大过程是线虫的RNAi效应所必需的[65~67]. 赤拟谷盗, 一种在昆虫发育研究中被广泛应用的甲虫, 与线虫一样, 也具有非常强烈的系统性RNAi效应[68]. 赤拟谷盗的全基因组测序已于今年完成并公布[69]. 比对发现, 与线虫不同, 赤拟谷盗没有RdRP, 说明线虫和赤拟谷盗拥有不同的系统性RNAi信号放大过程. 赤拟谷盗一定具有一个与线虫RdRP活性相似的蛋白或者一个不同的机制[68].3生物学功能自RNAi被发现以来, 人们很快注意到其与许多重要的生物学功能相联系, 几乎所有被研究的真核生物中都有与RNAi相关事件的报道. RNAi的生物学功能遍布生物体的整个生命周期, 包括: 发育、代谢、对逆境的反应、疾病的抗性以及其他各个方面.3.1 小RNAs与发育调控作为基因表达的调控因子, miRNAs与许多重要的发育过程相关. 如在线虫中, LIN-14作为重要的转录因子, 在时空上调控胚胎后期的发育进程, 它受到lin-4 miRNA的负调控[26]. Bantam是果蝇中编码调节发育相关的miRNA, 控制细胞分裂并通过负调控与凋亡相关的HID基因抑制细胞凋亡[70]. 在植物中, 有关miRNA介导发育上的基因调控被大量报道, 很多miRNA的靶基因本身就是一个发育的调节因子, 如转录因子、F-box蛋白等. 大量研究表明, miRNA在调控生长素信号途径以及叶片发育方面起重要的作用[71]. 植物根尖分生组织分成两部分: 不能进行减数分裂的静止中心(QC)和分布在QC周围具有4种类型干细胞的初生区, 根尖干细胞分裂分化受到严格的调控. 拟南芥中根冠细胞的形成受到生长素响应因子(auxin response factor)ARF10和ARF16 的调控, 而这两个ARF基因是受miR160调节的. 当用35S启动子过量表达miR160c时, ARF10和ARF16的表达被抑制, 造成根冠细胞分裂分化紊乱, 形成肿瘤状根尖并丧失向地性[72]. 除miRNA外, siRNAs在植物发育过程中也起到了重要作用. RDR6 在siRNA加工途径中起重要作用, RDR6缺失突变体表现为叶形态发育异常[73]. 植物开花时间受到FCA 和 FPA的严格调控, 这两个调控因子通过siRNA介导的染色体上DNA甲基化发挥作用[74]. 通过对水稻DCL4的遗传分析发现水稻发育过程受siRNA调控[75].3.2 RNAi与抗病反应如前所述, 病毒侵染能诱导植物RNAi途径, 专一识别和降解入侵病毒和宿主中的同源基因[76]. 因此病毒诱导的RNAi同时伴随宿主植物从最初的病毒感染中恢复过来. 感染过病毒的组织恢复后对同一种病毒的再次感染不再表现致病性状, 产生较强的抗性. 烟草蚀刻病毒(TEV)的侵染能使烟草表现病症, 但是表达编码全长TEV外壳蛋白基因的转基因烟草在被TEV侵染后, 虽早期有轻微症状出现, 但在3∼5周后症状消失[77]. 由于被免疫后的植物对另一种比较近似的马铃薯病毒(PVY)的感染仍表现出敏感症状, 因此这种抗性具有病毒专一性. 这可能是植物研究中将RNA沉默与病毒感染联系起来的最早发现. 随后, RNA介导的病毒抗性在很多双子叶植物中被报道[78], 在单子叶植物中也观察到了类似现象[79]. 另一方面, 许多导致植物感病的病毒蛋白也是RNAi途中国科学C辑: 生命科学 2009年第39卷第1期径的抑制子[80]. 拟南芥对芜菁皱纹病毒(TCV)的感染呈现感病症状. TCV含有编码p38衣壳蛋白的基因, 它是RNAi途径很强的抑制子. 当TCV感染植物后, p38 通过抑制DCL4 的活性阻断RNAi途径, 导致植物表现病症. 烟草脆裂病毒(TRV)是一较为温和的病毒, 在拟南芥中不引起病症, 但若将p38引入到TRV 中表达, 这一病毒则能引起拟南芥的病症[81].植物中的RNAi同时还对细菌的入侵有一定的作用. 根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)是一种较强的致病菌, 能在被感染的宿主植物中形成根瘤. 有趣的是, 表达p38的转基因植物和RNAi突变体rdr6一样表现出更严重的感病症状[82]. 这些结果说明RNAi 在植物抗细菌病方面具有重要作用.后来的研究发现, 在致病细菌入侵后, 植物体内的siRNA合成被诱导. 如前所述, 拟南芥nat-siRNA主要产生于两个相互有重叠的转录本. nat-siRNAATGB2 与细菌性病菌抗性相关, 能专一地被含有avrRpt2蛋白的细菌性斑点病菌(Pseudomonas syringae)诱导. nat-siRNAATGB2能与PPRL互补结合并调控PPRL 的表达. 而PPRL负调控能够引发一系列抗性反应的防御基因R蛋白(RPS2)的表达[18]. 次年, 同一研究室又发现一类长度在30~40核苷酸左右的受致病细菌诱导的siRNA, lsiRNA, 它们具有siRNA的很多特性[23]. 这些发现再次证明植物siRNA参与了对细菌性病菌的防御反应. 另一项研究[83]发现, 一个负调控生长激素受体基因(TIR1, AFB2和AFB3)的mRNA (miR393)能被细菌性病菌鞭毛蛋白诱导, 从而抑制生长激素应答途径, 而这种生长激素应答途径的阻断可以抑制宿主植物中细菌性病菌(P. syringae)的生长. 这些结果说明miRNA 通过抑制生长素应答途径参与了植物对细菌性病菌的防御. 近期人们从P. sy- ringae中分离得到了RNAi途径的抑制子, 这说明, 细菌也能像病毒那样通过阻断宿主的RNAi途径使植物致病[84].RNAi不仅在植物中, 同时还在动物中参与抗病毒反应.Flock house病毒(FHV)属于Nodaviridae病毒家族, 其基因组为一个正义链RNA. 当FHV侵染果蝇细胞不久后, 发现在果蝇细胞内含有大量22核苷酸长的病毒RNA分子[11]. 而当果蝇细胞内与RNAi 相关的基因AGO2失活后, 全长的病毒RNA分子大量积累[85]. 最近的研究发现在哺乳动物细胞中, 干扰素β(IFNβ)能够调控miRNA 的表达. 在这些miRNA 中, 有些能与丙型肝炎病毒(HCV)的基因组RNA互补结合. 与I F Nβ诱导相似, 将人工合成的这类miRNA导入到哺乳动物细胞后, 能使细胞阻止HCV 病毒的复制和感染, 从而产生抗性[86].3.3 RNAi与植物逆境反应与动物不同, 植物固着生活, 不能自由移动, 这要求对周围的各种逆境环境如干旱、土壤盐分和极端气温等有更高的忍耐力与适应性. 植物参与逆境反应的组分已被大量报道, 多数是编码与逆境反应有关的蛋白. 除蛋白质外, 最近的研究表明, miRNAs 和内源siRNAs同样在逆境反应中担当重要角色.以拟南芥为例, 某些miRNAs的表达可受到非生物逆境的诱导. 如在大多数逆境条件下miR397b 和miR402的表达会被诱导, 寒冷、干旱、NaCl或激素ABA处理会诱导miR393的表达, 而miR319的表达能被低温诱导却不受干旱的影响[87]. 这些发现提示, 不同的miRNAs参与不同的逆境反应. 当植物处于逆境条件下, 细胞内会积累过量的活性氧(ROS). 拟南芥CSD1和CSD2基因分别编码细胞质和叶绿体的Cu/Zn超氧化物歧化酶. CSD1和CSD2能清除超氧化物在细胞内的积累. 研究发现这两个基因的表达受到miR398的调控[88]. 在正常生长条件下, CSD1和CSD2的转录本受到miR398的负调控维持在一个非常低的水平, 而在响应过高氧化物浓度时, miR398的表达受到抑制, 使其对CSD1和CSD2转录本的负调控降低, 导致体内这两个酶的水平提高, 使超氧化物可以被及时地清除.一个与高盐逆境的耐受性有关的小RNA是SRO5-P5CDH nat-siRNA. 这一nat-siRNA产生于逆境相关基因P5CDH(吡咯啉羧酸酯脱氢酶)和SRO5两个转录本3′端的重合部分[89]. 高盐处理能诱导SRO5的表达, SRO5的诱导表达促进了SRO5-P5CDH nat-siRNA的形成. SRO5-P5CDH nat-siRNA 能够与P5CDH的3′端结合起负调控作用. 在RNAi突变体dcl2, sgs3, rdr6和nrpd1a中, SRO5-P5CDH nat- siRNAs合成被阻断. 当这些突变体受到高盐环境胁迫时, P5CDH表达不能被有效地抑制, 使得脯氨酸不毛颖波等: 植物小RNA与RNA干扰: 生物学功能与应用前景能在体内积累造成对高盐环境的敏感[89].3.4 RNAi与植物抗虫植物有多种抵抗植食性昆虫的方法. 多数植物能积累大量防御物质, 如对昆虫有毒性的次生代谢化合物, 这被称为静态的防御反应[90]. 另一方面, 植物能够感知其他生物的侵袭, 诱导特异的防御反应途径, 这被称为可诱导的防御反应. 当昆虫侵袭植物后, 植物的防御反应途径能被昆虫激发子专一诱导, 这使得植物能更好地感知不同生物的侵袭, 优化防御反应途径. 最近一项研究表明, 当RNA指导的RNA聚合酶1(RdR1)被抑制后, 烟草(Nicotiana at- tenuate)对昆虫的侵袭变得敏感[91]. 在植物中, RdRP 蛋白是将dsRNA加工成成熟的siRNA所必需的. 植物激素如茉莉酸(JA)介导大量与抗虫相关的防御反应. 正常植物在昆虫激发子的作用下, JA途径被诱导, 而 rdr1突变体的诱导转录本的表达水平则有所改变, JA途径削弱而乙烯途径增强. 外源添加JA可以完全恢复rdr1对昆虫的抗性. 通过对小RNA的测序分析发现, 在rdr1和正常植物中, 小RNA的组成发生了变化. 当遭到烟青虫(Heliothis assulta)侵袭或受到昆虫激发子诱导后, rdr1和正常植物中的小RNA 只有很小一部分(<5%)的变化是一致的, 因此推测植物激素信号途径的一些基因的表达受到小RNA的调控. 这些结果说明小RNA直接参与了对昆虫的防御反应.虫害严重影响农作物产量和农产品品质, 人们已做出巨大努力来减少虫害对农作物的影响. 线虫可以吸收食物中的dsRNA, 导致体内靶基因的表达通过RNAi途径被抑制, 这暗示了环境中的dsRNA通过取食渠道进入到生物体内行使RNAi作用的可能性. 外源dsRNA是否也能通过昆虫的中肠进入到昆虫体内起作用呢？本实验室[92]与另一研究小组[93]相继报道了当昆虫进食了表达dsRNA的转基因植物后, 体内相应的靶基因受到抑制. 这一方面说明dsRNA可以通过取食从植物传递到昆虫体内, 另一方面暗示植物小RNA可能直接参与了对昆虫取食的防御.越来越多的发现为我们展示了一个神秘复杂的小RNA世界. 拟南芥中至少有4个DCL基因参与了RNAi途径, 而在动物和真菌中一般只有1~2个Dicer. 为了研究小RNA在植物中的复杂作用, 研究人员对拟南芥的小RNA进行了大规模高通量测序(MPSS), 结果令人吃惊: 在花序和幼苗中有将近150万的小RNA, 其中只有很小一部分确定了靶基因. 有许多小RNA的靶点位于以前认为的染色体不活跃区[94]. 早期研究[95]从水稻cDNA文库发现了20个miRNA基因, 只有7个确定了靶基因, 剩下13个miRNAs的功能未知. 人们还通过芯片研究了水稻miRNA 的表达谱[96]. 最近, Ramanjulu等人[97]又从水稻中发现了23 个新的小RNA基因及40个小RNA候选基因, 测序分析发现, 其中只有6个新的miRNAs在单子叶植物中是保守的. 在油菜(Brassica napus)中, 人们鉴定了11个保守的miRNA家族和两个新的miRNA[98]. 最近, 人们又在芜菁(Brassica rapa)中发现了9个在十字花科中保守的miRNA[99]. 这些新发现的miRNAs 的生物学功能有待于进一步研究. 丰富多样的植物小RNA从一个侧面说明其生物学功能一定比我们已知的更加复杂.4 RNAi的应用RNAi是生物体具有的一种自然现象, 存在于几乎所有的真核生物中. 它通过RNA序列识别, 专一地抑制靶基因的表达. 自发现以来, RNAi不仅成为研究基因功能的有效手段, 在疾病治疗和农业研究方面也有广阔的应用前景. 本文主要阐述RNAi技术在改良作物性状方面的应用.4.1基因功能研究由于RNAi能专一性地抑制基因的表达, 它很快成为研究基因功能的一种有效手段. 在果蝇中, RNAi 被用来鉴定包括与胚胎发育、信号转导途径以及其他的生命过程的基因功能[100]. 产生发夹结构RNA的载体被广泛应用, 通过转基因在植物中表达dsRNA, 能有效抑制植物体内的靶基因表达. 病毒诱导的基因沉默是有效抑制基因表达的另一主要手段[101]. 利用VIGS技术的一个主要优点在于, 只需要通过病毒感染而无需转基因就能有效抑制靶基因在宿主植物的表达, 简便省时. VIGS为转基因操作较难的农作物如棉花(Gossypium spp.)[102]和大豆(Glycine max L.)[103]的功能基因组研究提供了一个很好的平台.。

RNA干扰技术的基础和应用前景

RNA干扰技术的基础和应用前景RNA干扰技术是一种基因沉默技术，通过特定的RNA序列干扰靶基因表达，是现代分子生物学领域中最具有吸引力和应用前景的技术之一。

随着分子生物学和基因工程技术的发展，RNA干扰技术已渐渐成为研究生命科学和治疗疾病的强有力工具。

本文将从RNA干扰技术的基础原理和应用前景两个方面来介绍RNA 干扰技术。

一、RNA干扰技术的基础原理RNA干扰技术是由RNA干扰（RNAi）现象所衍生出的，RNA 干扰现象是指RNA分子通过与mRNA上的互补序列结合从而沉默或抑制靶基因表达的现象。

其基本机制是通过转录后由RNA酶（Dicer）将双链RNA（dsRNA）切割，将其成长度为21-23个核苷酸的小分子RNA（siRNA）或长度为19-22个核苷酸的微小RNA（miRNA），其中siRNA能够与mRNA互补结合并导致其降解，miRNA也能够与mRNA互补结合，从而介导翻译后后修饰或沉默mRNA的表达。

RNA干扰技术的实现一般有两种方式：一种是通过合成siRNA 来直接施与细胞，另一种是通过显影表达RNA干扰物来触发RNA干扰现象。

无论是哪种方式，RNA干扰效应都是由RNA分子与mRNA的互补序列结合来实现的。

RNA干扰技术的开发和应用不仅推动了基因沉默研究的进展，也为生命科学的发展和人类健康的认识提供了基础和前沿技术支持。

近年来，RNA干扰技术已经广泛应用于基础和应用科学研究以及疾病治疗和新药研发领域。

二、RNA干扰技术的应用前景随着RNA干扰技术的不断发展和完善，其应用广度和深度也越来越宽广，并被广泛应用于生命科学的各个领域。

RNA干扰技术的应用主要集中在以下几方面：1、基因功能研究：RNA干扰技术是研究基因功能和表观遗传学的强有力工具。

基因功能研究的目的是识别和分析靶基因的功能并为疾病治疗和新药研发打下基础。

2、疾病治疗和新药研发：RNA干扰技术也成为了疾病治疗和新药研发的热门方向。

RNA干扰技术的应用与发展

RNA干扰技术的应用与发展RNA干扰技术是一种基因沉默技术，可以通过降低目标基因的mRNA水平来进一步研究该基因在生物过程中的作用，具有广泛的应用前景。

随着RNA干扰技术的不断完善和发展，它已经在基础研究、药物研发、农业生产、医学诊断和治疗等方面展现出了广泛的应用价值，本文将重点探讨RNA干扰技术的应用及其发展趋势。

一、RNA干扰技术的基本原理及优势RNA干扰技术是通过基因沉默来研究目标基因的功能，是一种具有高度特异性的基因表达调控技术。

该技术基于RNA靶向催化降解机制，利用小RNA分子针对目标mRNA序列进行靶向结合，并介导RNase酶切分解目标mRNA，从而抑制该基因的表达。

与传统的基因敲除技术相比，RNA干扰技术具有以下优势：（1）应用灵活性：RNA干扰技术可以用于体内和体外多种细胞和生物体，包括哺乳动物细胞、植物细胞、真菌和线虫等。

（2）高效性：RNA干扰技术可以对多种靶基因同时进行干扰，具有高效性和高度特异性。

（3）低成本：RNA干扰技术相比于传统的基因敲除技术，具有成本低、操作简单等优点。

二、RNA干扰技术在基础研究领域中的应用RNA干扰技术在基础研究领域中的应用主要包括以下方面：（1）开发基因靶向治疗药物：RNA干扰技术的高度特异性和高效性能够使其成为基因治疗药物的有力工具，其可以直接针对疾病靶基因进行沉默，从而实现治疗目的。

（2）筛选基因功能：RNA干扰技术可以用于大规模筛选基因功能，为理解生物体内基因调控网络提供了有效手段。

（3）研究疾病发病机制：RNA干扰技术可以针对疾病相关靶基因进行沉默，从而研究疾病发病机制和药物效果。

三、RNA干扰技术在药物研发领域的应用RNA干扰技术作为一种新型的基因靶向治疗手段，已经在药物研发领域中展现出广泛应用前景：（1）研究药物靶标基因的作用及筛选药物：RNA干扰技术可以用于研究药物靶标基因的作用，快速筛选出与药物靶标基因相关的其他基因，并进行进一步的研究。

RNA干扰技术在植物遗传育种和防治研究中的应用

RNA干扰技术在植物遗传育种和防治研究中的应用植物遗传育种与防治研究一直是植物学家们的重要课题。

如今，以RNA干扰技术为代表的基因编辑技术进一步提升了植物遗传育种与防治研究的效率和成果。

本文将从基本原理、技术优势、研究进展以及前景展望等方面对RNA干扰技术在植物遗传育种和防治研究中的应用进行探讨。

一、基本原理RNA干扰技术最初于1998年被发明。

其基本原理是在生物体内引入大量的双链RNA (dsRNA)，激起RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase, RdRP)从此dsRNA中合成小分子RNA（small RNA）。

这些小分子RNA与RISC (RNA-Induced Silencing Complex)相互作用，并导致靶RNA特异性降解或抑制转录。

种子植物中的RNA干扰类似于动物RNA干扰，但不同的是，在许多植物中，RdRP可以直接使用外源dsRNA而不需要中间模板的转录而合成小分子RNA。

二、技术优势包括RNAi技术在内，多种基因编辑技术已经被用于植物育种和防治研究。

相对于其他技术，RNA干扰技术具有更多的优势。

1.简单易行RNA干扰技术不需要复杂的基因编辑设备，所需材料也相对容易制备，操作时可以用基础的分子生物学实验来完成。

这意味着RNA干扰技术在实践中较为简单，容易实现大规模应用。

2.选择性高RNA干扰技术可以通过选择性高的RNA分子干预一系列基因的表达。

与传统遗传学相比，RNA干扰技术能够解决一些更加复杂的表达调控问题。

3.高效可靠相对于CRISPR等技术，RNA干扰技术的基因编辑效率较低。

然而，植物领域已经寻找到了优化RNA干扰技术的方法。

它的优势在于表达系统已经被广泛研究并检测，因此对于目标基因的筛选和干预更加精确和可靠。

三、研究进展RNA干扰技术的应用范围广泛，包括抗病性、抗逆境性、提高产量和改良品质等。

我们以抗病防治研究和改良品质的研究案例为例进行解读。

RNA干扰技术在植物抗病上的应用研究

RNA干扰技术在植物抗病上的应用研究RNA干扰技术是一种利用RNA分子切断靶标基因mRNA的方法，从而抑制靶标基因表达，进而影响生物的基因表达。

这种技术的应用不仅在医学领域有广泛的应用，也被广泛应用于植物科学研究中。

在植物抗病方面，RNA干扰技术是一种非常有效的方法，并且在进口生物安全管理中也引起了广泛的关注。

本文将讨论RNA干扰技术在植物抗病上的应用研究。

一、RNA干扰技术是什么？RNA干扰技术（RNA interference，RNAi）是一种通过RNA分子介导反式遗传现象的技术。

通过导入特定的双链RNA或RNA的前体分子，植物可以利用RNA依赖性RNA酶（Dicer-like enzyme，DCL）将RNA分子切成小分子RNA （Small RNA，sRNA）等特定长度的片段。

这些小分子RNA随后与RNA识别复合物（RISC）结合，形成RNA介导的靶向降解（RNA-induced silencing complex，RISC），详见图1。

在这个复杂的分子机器中，sRNA和RISC识别靶基因mRNA 分子，并介导其切断，从而抑制相应的基因表达。

RNA干扰技术的发现已经改变了遗传学、转基因技术和分子生物学等众多研究领域。

二、RNA干扰技术在植物抗病中的应用对于许多植物病害，包括病毒、真菌和细菌等，RNA干扰技术都已经被证明是一种非常有效的方法。

例如，针对病毒的RNAi技术可以通过提取病毒基因组或病毒外显子，合成双链RNA或生产表达该RNA的转基因植物来抑制病毒基因的表达。

下面将详细介绍这种技术在植物抗病方面的应用。

（一）RNAi技术在抵抗植物病毒方面的应用在病毒感染植物的过程中，病毒将其RNA基因组转录为mRNA，并使用植物细胞的工具和生化分子来合成病毒蛋白和RNA。

因此，RNAi技术可以针对病毒感染的不同阶段进行干预，从而发挥其抑制病毒的作用。

1. 针对病毒基因组的干预通过制备合成病毒基因组双链RNA，可以针对感染的病毒基因组进行NOI （Nucleotide Radiolabeling-labelled Oligonucleotide Interference，荧光标记核苷酸双链RNA干扰）干预。

RNA干扰技术在植物抗病方面的应用与发展

RNA干扰技术在植物抗病方面的应用与发展随着人类对自然界理解的不断加深，生命科学研究也日益成熟。

其中，基因工程技术的发展极大地推动着各领域的生物学研究，RNA干扰技术便是其中的一大成果。

该技术利用RNA分子的特性，通过特定的方式抑制目标基因的表达，从而实现相应蛋白的生物合成过程的阻断。

这项技术在植物抗病方面具有广泛应用前景，本文将从其应用与发展两个方面进行探讨。

一、 RNA干扰技术在植物抗病方面的应用1.基础研究阶段利用RNA干扰技术，科学家们可以对植物的生长、发育和代谢等方面进行研究，有助于提高对植物生理学和分子遗传学的认识。

在病害防治方面，该技术也可以用于探究植物与病原体互作的机制。

通过抑制病害相关基因表达，人们对于病原体感染和植物防御机制的认识可以进一步加深。

2.应用方案实施当植物特定基因通过RNA干扰技术被抑制时，机体会产生相应的生理反应，可有效免疫肆虐的病原体，甚至传染性病毒。

因此RNAi技术被广泛用于植物抗菌方面的研究，为植物保护提供一个新的手段。

以番茄为例子，利用RNA干扰技术可以开发出基于银莲花素合成酶的制剂，以此来降低番茄在生长过程中对青霉素、链霉素和卡那霉素等抗生素的依赖程度。

这种技术可以有效地净化食物、保护环境，引起人们越来越多的关注。

另外，通过构建RNAi的导入载体，可以使植物细胞内的抗逆基因的表达被有效提升，从而提高植物的抗逆性能，这在气候恶劣和环境恶劣的地区有着广泛的应用前景。

二、RNA干扰技术在植物抗病方面的发展1.技术的完善目前，在RNA干扰技术的理解和构建方法上，科学家们已经取得了重大的突破。

近年来，通过对小RNA分子的研究和人工合成转录物的技术创新，RNA干扰技术得到了更好的优化和完善。

使得RNA干扰技术的效果更为明显、更加准确，可以方便地被应用于基因研究和植物病害预防等方面。

2.技术的应用拓展后续的发展趋势主要是将RNA干扰技术应用于植物抗虫和抗非生物病害方面，如苍蝇和蚊子的传播的开门良方。