mRNA差别显示技术研究进展及其在水稻中的应用

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mrna差异表达

mrna差异表达摘要：1.mRNA 差异表达的概述2.mRNA 差异表达的原因3.mRNA 差异表达的应用4.mRNA 差异表达的挑战与未来发展正文：1.mRNA 差异表达的概述mRNA 差异表达是指在不同的生物体、不同组织、不同发育阶段以及不同处理条件下，基因的表达水平出现差异，从而导致mRNA 的表达量也不同。

这种现象在生物学研究中具有重要的意义，因为mRNA 差异表达往往与生物体的生长、发育、免疫、疾病等许多生物学过程密切相关。

2.mRNA 差异表达的原因mRNA 差异表达的原因多种多样，主要包括以下几个方面：(1) 基因本身的特性：不同的基因具有不同的表达水平和表达模式，这是由基因本身的序列特性、结构和功能决定的。

(2) 表观遗传调控：表观遗传是指通过化学修饰等方式，在不改变DNA 序列的前提下，影响基因的表达。

这种调控机制可以导致mRNA 的表达水平发生变化。

(3) 转录后调控：转录后调控是指在mRNA 合成后，通过剪接、修饰、运输和降解等过程，调控基因表达。

这些过程可以导致不同条件下mRNA 表达水平的差异。

(4) 环境因素：外部环境因素，如温度、光照、营养等，可以影响生物体内基因的表达，从而导致mRNA 差异表达。

3.mRNA 差异表达的应用mRNA 差异表达在生物学研究中具有广泛的应用价值，包括：(1) 基因功能研究：通过研究不同条件下基因表达水平的变化，可以推测基因在生物体内的功能和作用机制。

(2) 疾病诊断：许多疾病都与基因表达异常有关，通过检测mRNA 差异表达，可以为疾病的早期诊断和疗效监测提供依据。

(3) 药物研发：mRNA 差异表达可以为药物靶点发现和药物筛选提供重要线索。

4.mRNA 差异表达的挑战与未来发展尽管mRNA 差异表达研究取得了显著进展，但仍面临许多挑战，如数据分析方法的完善、样本多样性、数据标准化等。

随着高通量测序技术的发展，越来越多的mRNA 差异表达数据得以积累，为数据挖掘和生物信息学分析提供了基础。

基因差异表达分析方法及其在作物遗传育种中的应用

基因差异表达分析方法及其在作物遗传育种中的应用苏在兴高闰飞李强【摘要】植物基因的差异表达是细胞形态和功能多样性的根本原因,也是各种生理及病变过程的物质基础.分析基因差异表达是近30年来分子生物学研究的重点,研究方法也从最早的差减杂交、差异显示PCR和cDNA代表性差异分析等,不断地发展到基于测序的表达系列标签和转录组测序技术,其中高通量测序技术的应用,使得分子生物学进入后基因组时代,特别是转录组测序可高效率、大批量地获取差异表达基因.通过基因差异表达分析,可挖掘农作物的优异农艺性状、高品质、抗性以及杂种优势等相关基因,辅助常规育种,提高农作物的品质、产量、抗性等综合性状,并为探究其机理、机制奠定基础.【期刊名称】《江苏师范大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】8页(P38-45)【关键词】基因差异表达;转录组测序;农艺性状;品质性状;抗性;杂种优势【作者】苏在兴高闰飞李强【作者单位】[1]江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室,江苏徐州221131;[2]中国农业科学院甘薯研究所,江苏徐州221131;[3]江苏师范大学生命科学学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】Q786植物基因差异表达是在转录水平上对基因的表达情况进行研究,包括2个及2个以上材料之间存在差异基因或者差异基因在相同环境条件下具有不同的表达模式,以及同一材料在不同处理下,同一基因呈现不同的表达模式2种情况．在真核生物基因组中,仅约10%～15%的基因在细胞中表达,而且在不同发育阶段、不同生理状态和不同类型的细胞中基因表达也不同[1]．基因的差异性表达是细胞形态及功能多样性的根本原因,也是植物生长发育和各种生理及病变的物质基础[2]．通过基因差异表达,分离新的功能基因、挖掘和鉴定差异表达基因的新功能等,对作物遗传改良具有十分重要的意义．目前,分子生物学技术逐步应用到作物遗传育种中,分子标记辅助育种、转基因育种以及分子设计育种正在成为作物遗传改良的重要手段[3]．1990年代开始,基因差异表达分析方法逐渐得到发展[4-12],并在挖掘新的功能基因以及揭示基因的新功能方面表现出优势．随着研究的深入,对差异性表达基因的富集程度要求更高,从而促使基因差异表达的筛选方法不断得以丰富和改进,尤其是测序技术的发展,使得差异表达基因的获得更加便捷,数量更多,效率更高[13]．本实验室也采用基因差异表达分析技术,解析徐薯18和徐781 2个甘薯品种在新陈代谢、抗逆性和碳水化合物积累等方面的机理机制,已获得一批与新陈代谢、抗逆性、物质积累等相关的功能基因．本文简要综述不同基因差异表达分析方法的特点、原理及优缺点,进一步阐述基因差异表达分析技术在作物农艺性状分析、品质性状分析、抗性分析以及杂种优势分析等方面的应用,以期对后续的研究工作有所裨益．1.1 基因差异表达分析方法1.1.1 差减杂交(subtractive hybridization,SH) 最初由Lamar等[4]于1984年报道,用于分离老鼠Y染色体的特异性探针．该方法也叫扣除杂交或减法杂交．差减杂交是对2种遗传背景大致相同而性状有差异的材料进行研究,基因组DNA或者mRNA(反转录成cDNA)经特定的核酸限制性内切酶消化后,在一定的条件下进行分子杂交,选择性地去除2部分共有基因杂交后形成的复合物,将含有目的基因的未杂交部分收集后装入载体,从而构建差减文库．佘卫炜等[14]用该方法成功地分离到6条与藏红花苷合成相关的特异性表达cDNA片段．该方法克服了示差筛选技术的局限性,灵敏度较高,也能有效检测转录丰度低的基因[15]，但操作难度大,费时费力,重复性较差,并且在酶切不彻底等情况下很难得到满意的结果[16]．1.1.2 mRNA差异显示逆转录PCR(differential display of reverse transcriptional PCR，DDRT-PCR) 1992年，Liang等[5]根据高等生物成熟的mRNA具有poly(A)尾巴的特性,建立了mRNA差异显示逆转录PCR．该方法利用含Oligo(dT)n的寡聚核苷酸作为锚定引物,通过逆转录酶的催化,将真核生物细胞中全部表达的mRNA逆转录为cDNA,通过PCR扩增,利用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳将有差异的片段分开,从而筛选出差异表达基因．张弛等[17]利用该方法研究水稻77-170(Oryza Sativa var. Japoinca)及其耐盐突变体M-20在盐胁迫下基因表达的差异,克隆到13个与盐诱导相关的cDNA片段,其长度范围在200～600 bp 之间．该方法具有技术应用成熟、效率高、灵敏度高的优点,实验每一步均可检测,无需实验结束，但假阳性率高,最高达70%,所得的cDNA片段较短,很难扩增到ORF(open reading frame)内部[18-19]．1.1.3 cDNA代表性差异分析(cDNA-RDA) 在Lisitsyn等[20]建立的DNA代表性差异分析(representational difference analysis,RDA)方法的基础上,1994年,Hubank等[6]建立了cDNA代表性差异分析技术．该技术对2组材料的cDNA 进行酶切消化,并为酶切片段连接特异寡聚核苷酸接头，进行PCR扩增,分别获得实验组(T)和对照组(D)的扩增子．再次酶切2组扩增子并对T组扩增子添加新接头,然后将T组扩增子与富余的D组扩增子混合,形成杂交体,用与新接头互补的特异引物对杂交体进行PCR扩增,其中T/T杂交体进行指数扩增,T/D杂交体进行线性扩增,D/D杂交体不扩增．对差异产物进行多轮PCR后,可用普通琼脂糖凝胶检测差异表达条带[21-22]．Ling等[23]将该技术运用于分离大豆不同萌发期子叶中的差异表达基因,并成功克隆到CysP1和CysP2 2个编码半胱氨酸蛋白酶的新基因．1.1.4 表达系列标签(serial analysis of gene expression,SAGE) 1995年,Velculescua等[7]首先提出基因表达系列分析技术,该方法通过限制性酶切含有生物素标记的cDNA,产生能够代表其相应转录物的cDNA短标签(9～14 bp),然后随机连接并进行测序分析．单一转录体由其特异性的短标签所代替,用SAGE软件定量分析标签的丰度,代表转录体的表达水平．Song等[24]采用SAGE法分析超级杂交稻LYP9及其亲本93-11、PA64s在不同时期、不同组织部位的差异表达基因,获得12种主要的基因表达模式,其中406个基因上调表达,469个基因下调表达,这些基因可能与水稻的杂种优势有关．该方法可以将多个短标签串联测序,能够寻找低丰度的转录物,但其依赖已测序的基因序列,过短的序列标签所涵盖的信息无法被准确注释到基因组上[25-26]．1.1.5 抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH) 1996年，Diatchenko等[8]提出抑制差减杂交,也叫抑制性消减杂交,结合了抑制PCR和差减杂交技术,利用抑制性PCR，选择性地扩增目的cDNA片段,显著增加了低丰度差异表达cDNA获得的概率．Tirumalaraju等[27]应用SSH技术从抗花生根结线虫和感花生根结线虫2份材料中获得70个差异表达ESTs,并证实各种非生物、生物(含根结线虫)胁迫和植物应答此类胁迫时与水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)及乙烯信号传导之间的关系．这些差异表达候选基因为获得抗根结线虫种质资源并培育优良抗性花生新品种提供可能．该方法简单、成熟、易操作,且效率高,筛选周期短,通常3～4 d可获得基因差异表达片段．但是SSH技术得到的cDNA是限制酶消化的cDNA,不是全长cDNA;材料之间最好是存在细微差异,小片段缺失时也不能有效检测;实验中酶切后的cDNA与接头连接的效率是该方法的关键,若连接效率低,有些差异表达的基因就会漏检[18]．1.1.6 cDNA限制性片段长度多态性分析(cDNA-AFLP) 在Botstein等[28]建立的限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)方法的基础上,1995年,Vos等[29]结合PCR扩增提出一种新的DNA指纹技术,即扩增片段长度多态性(amplification fragment length polymorphism,AFLP)．1996年,Bachem等[9]结合RT-PCR和AFLP提出cDNA-AFLP技术,用于对转录组表达情况进行分析．该技术采用2种不同的内切酶切割cDNA片段,并添加含有与引物序列互补的人工接头,进行PCR预扩增后用聚丙烯酰胺凝胶区分差异条带．Nie等[30]运用cDNA-AFLP技术从玉米亲本和杂交种的叶、根和成熟胚中分别分离到180、170和108个差异表达基因,为揭示玉米杂种优势提供了线索．cDNA-AFLP 技术具有很好的重复性,假阳性比较低,不需要预先知道基因的序列信息,能够通过扩增条带显色强度判断基因表达量的差异[31]．1.1.7 基因芯片(DNA Chips)技术是指把大量核酸片段固定在载体上,组成密集的按序排列的探针群,通过与标记样品的核酸杂交,判断靶核苷酸的有无或数量多少的一项技术,主要包括芯片的制备、杂交与检测等3个步骤．常见的芯片可分为2大类：一种是原位合成,适用于寡核苷酸;另一种是直接点样,多用于大片段DNA．姜兆远等[32]将Affymetrix表达谱芯片运用于水稻与稻瘟病不同小种的互作研究,水稻与稻瘟病菌非亲和互作的基因表达谱及其亲和互作的基因表达谱之间存在较大差异,将基因芯片筛选到的差异表达基因通过GO注释,明确了差异基因的分子功能及信号通路,有利于进一步了解植物抗病机制,并可能为稻瘟病防治提供新的途径．该方法同时将大量的探针固定于支持物上,可以同时对大量序列进行检测,克服了传统的核酸印迹杂交操作复杂、自动化程度低，且检测序列数量少等缺点．但该方法所用仪器及软件价格较昂贵,探针的合成和固定比较复杂,难以检测低丰度表达的基因[33]．1.1.8 半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR 半定量逆转录多聚合酶链式反应(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)是探究基因差异表达的有效手段之一[10]．采用PCR技术同时对2组或多组材料的目的基因和内参基因(internal reference genes)进行扩增,运用琼脂糖凝胶电泳PCR扩增产物，并调节内参基因条带强度一致,便可直观地呈现出目的基因在不同组织或者不同材料中是否表达，且能对比其表达丰度[11，34]．1993年,Higuchi等[35]根据PCR延伸阶段随着DNA双链的生成,含有荧光的EB(ethidium bromide)染料能嵌入DNA链内部而激发荧光,提出实时荧光定量PCR(real time quantitative RT-PCR，qRT-PCR)的概念．荧光定量PCR具有很好的特异性,重复性好,操作简单快捷,全反应过程在一个封闭的PCR管中进行,可以实时地进行监测,而且扩增结束后不需要进一步处理．Applied Biosystems、Bio-RAd等公司推出实时荧光定量PCR配套的仪器和试剂,使得该技术在研究基因表达方面逐渐成为主流手段[36]． Fu等[37]采用SSH法从3份水稻材料中获得一批抗旱相关的基因,并用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR对300多条特异条带进行确证,为完善水稻抗旱相关QTLs及获得候选功能基因奠定基础．1.1.9 转录组测序(RNA-Seq)技术转录组(transcriptome),广义上指特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的总和,主要包括信使RNA(message RNA，mRNA)、核糖体RNA(ribosome RNA，rRNA)、转运RNA(transport RNA，tRNA)和非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)．狭义上,一般指特定组织或细胞中转录的全部mRNA[25]．转录组测序就是利用高通量技术对转录组进行测序分析,并对获得的读段进行过滤、组装以及生物信息学分析．RNA-Seq需要将mRNA反转录成cDNA,并对合成的cDNA作末端修复、加poly(A)尾巴及连接测序接头,片段化为测序平台所需的长度,PCR扩增,构建测序文库,利用相应的测序平台进行序列测定．对于有参考基因组序列的物种,可根据其参考序列(reference assembly)组装,没有参考基因组序列的物种,则进行从头组装(denovo assembly)[12,38]．根据组装情况,以单位长度的转录物上覆盖的读段数来衡量基因的表达水平(reads per kilo bases per million reads,RPKM)．RNA-Seq 主要用于研究2个及以上样本中基因的差异表达情况,如正常条件下的棉花幼苗和盐胁迫下的棉花幼苗等[39]．转录组测序技术具有较高的灵敏度,可以同时获得组织内的全部转录本;能检测出SNP等单个核苷酸的差异,具有很高的精确度;通过组装分析能得出基因家族中的不同拷贝或可变剪接．随着测序仪器的升级,RNA-Seq 费用逐渐下降，除了从测序数据中挖掘差异表达基因外,还可以挖掘SSR、SNP信息以及组装出尽可能完整的Unigenes序列,为后续的基因克隆和功能验证奠定坚实基础[40-45]．1.1.10 基因编辑技术近年来,锌指核酸酶(zinc-finger nucleases,ZFNs)、类转录激活样效应核酸酶(artificial transcription activator-like effector nucleases,TALENs)和CRISPR-Cas9等[46]基因编辑技术(gene editing)逐步发展并得到广泛应用．基因编辑技术能在基因组水平上对DNA序列进行剪辑或插入,从而导致目的基因的表达受到抑制或表达产物失去相应的功能．Piffanelli等[47]发现,在与小麦亲缘关系较近的大麦中,MLO基因功能的缺失突变使其对白粉病产生广谱和持久的抗性．Wang等[48]采用TALEN和CRISPR-Cas9技术对小麦MLO基因进行编辑,已经获得具有广谱抗白粉病的小麦材料．Qi等[49]结合qRT-PCR检测NgAgo酶与不同引导序列组合作用下目标基因fabp11a的差异表达情况,表明NgAgo技术在降低基因表达水平方面表现出优异的特性．1.2 基因差异表达方法的特点比较SH、DDRT-PCR、cDNA-RDA等方法都是研究基因差异表达的有效工具(表1),其中SAGE、cDNA-AFLP等5种技术能检测出差异表达基因的表达丰度,而其他4种方法则不能;除SH外,其他基因差异表达分析方法均基于PCR技术．应用DDRT-PCR时,结合PCR扩增,可检测出低丰度的mRNA样品,而cDNA-RDA、SSH和cDNA-AFLP等需要经过2～3次PCR扩增,高度富集差异表达基因,保证有较高的特异性,减少假阳性率;SH、cDNA-RDA和SSH技术需要在2个材料之间进行杂交,故仅能检测2组mRNA的差异表达,其他方法可以同时比较多组材料;SAGE 和RNA-seq需要结合测序以及相应软件分析,才能获取差异表达片段以及各自的表达量,其他技术则通过扩增或杂交即可;DNA Chips和RT-PCR/qRT-PCR分别在设计杂交探针和扩增引物时需要预先知道基因序列信息,其他方法均不需要[8,11,28]．2.1 挖掘重要农艺性状相关基因农艺性状是指农作物的株高、生育期、育性及产量等可以代表作物特点的重要因子,是作物育种重要考察指标．Firon等[41]通过分析甘薯起始膨大根(initiating storage roots，ISRs)和纤维根(fibrous roots，FRs)的转录组信息,发现至少2.5倍的表达差异短片段8 353个,采用qRT-PCR法对其中Sporamin、AGPase和GBSS1等9个基因进行检测,表明这些差异表达基因参与碳水化合物的代谢和淀粉合成,促使储藏根的形成．Tao等[43]利用Illumina paired-end(PE)转录组测序技术,结合重头组装策略对甘薯7个不同组织的转录组进行分析,为甘薯组织特异表达基因和非生物逆境基因的研究奠定基础．程立宝等[50]对莲藕进行转录组测序分析,发现86个可能与莲藕根茎膨大相关基因,得到10 个贮藏蛋白合成和5 个淀粉合成相关基因,其中Lrplp8和Lrgbss对莲藕根状茎的膨大起到重要作用．育性是有性繁殖作物重要的农艺性状．雄性不育性的发现及三系配套育种、光温不育等概念的提出及成功运用,为新品种的培育和推广带来了极大的方便[51]．黄鹂等[52]利用拟南芥ATH1基因芯片与3种不同类型的白菜不育系及其共同保持系的花蕾的mRNA进行杂交,发现各不育系与保持系的花蕾中基因表达存在巨大差异,不同类型不育系之间花蕾转录组的组成特征也有差异．由于3种不育系与保持系花蕾的差异仅表现在花粉的形成和绒毡层的发育上,而其他花器官均无差别,从而推断这些差异表达的基因可能与花粉花药的发育有关．刘冬梅等[53]用陆地棉洞A 的不育株和可育株小孢子单核早期花药进行转录组测序,获得51个激素相关差异表达基因,首次分析小孢子时期激素相关基因在转录组水平上的差异,并对其中2个关键基因进行验证,为深入研究陆地棉洞A的不育机理和挖掘关键基因奠定了基础．2.2 挖掘重要品质性状相关基因随着农作物新品种的更迭以及栽培技术的革新,我国的粮食产量已达到比较理想的水平,人均收入逐步提高的同时,人们的食物消费开始转向有营养、益健康且口感佳的方向,所以对农产品的外观品质和营养品质等要求更高．外观品质是农产品商品价值的重要指标,如水稻种子灌浆不充分、胚乳中的淀粉粒等营养物质排列疏松导致垩白,影响稻米的外观品质[54]．Chen等[55]采用RNA-Seq法,在垩白率及胚乳垩白度均低的籼稻品种PYZX和垩白率及胚乳垩白度均高的粳稻品种P02428中发现5 552个差异表达基因,与PYZX相比,P02428中表达量较高的基因有3 603个,较低的基因1 949个;而与2亲本的高垩白重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)混样相比,低垩白RIL混样中有88个基因表达量较高,623个基因表达量较低,从中分析确定33个可能与垩白相关的候选差异表达基因,为后续的基因功能验证和育种应用奠定了基础．营养品质包括淀粉及可溶糖等碳水化合物、蛋白质、脂肪酸等,不同加工用途对营养成分的要求不尽相同[56]．小麦、甘薯等是重要的淀粉类作物,利用基因差异表达技术分析淀粉合成相关的基因,对育种研究至关重要．小麦材料CB037A具有A 型(直径>10 μm)、B型(直径5～10 μm)和C型(直径<5 μm)3种淀粉粒,而PI330483仅有A型淀粉粒,Cao等[57]采用qRT-PCR法对这2份小麦材料的淀粉粒大小与AGPase大亚基、AGPase小亚基、SSⅠ、SSⅡa和SBEⅠ等淀粉合成相关基因的表达模式进行研究,发现SBEⅡa、SBEⅡb、WaxyD1和AGPase大亚基基因在2份材料中呈截然不同的表达模式．2.3 挖掘耐逆相关基因全球气候逐渐恶化,极端天气逐渐增多,其中干旱是非常普遍的现象,正考验着农业生产．Li等[58]利用基因芯片对玉米抗旱相关小RNA的基因差异表达进行分析,得到miR156、miR159、miR319等3个与抗旱相关的家族基因．Deng等[59]用差异表达的方法从耐旱玉米品系中分离到4个差异表达cDNA片段,并用实时荧光定量PCR分析这4个基因在干旱胁迫下的6个玉米近交系中的表达模式,证实候选基因在耐旱品系中呈上调表达,而在干旱敏感品系则相反．现代农业的投入逐渐加大,而农药、除草剂、化肥以及工业废弃物等各种形式的土地污染严重影响我国的粮食和其他经济作物的产出,植物功能基因的差异表达使其能最大限度地耐受逆境胁迫．Gao等[60]通过转录组测序技术获得紫花地丁镉处理与非镉处理条件下892个差异表达基因,且随机选取15个DEGs进行qRT-PCR 结果验证,为进一步研究其耐镉胁迫机制提供遗传学基础．印莉萍等[61]比较正常供铁和缺铁胁迫下铁高效型小麦(京-411)和铁低效型小麦(三属麦-3)的基因表达差异模式,获得ATP结合转运体(ATP binding cassette,ABC)的cDNA片段并进行Northern杂交,证明它的基因表达受缺铁胁迫的抑制．Kato等[62]利用基因芯片分析硝酸铵诱导下拟南芥和水稻中eIF6(eukaryotic translation initiation factor 6)基因的差异表达,发现该基因在这2种植物中呈现出不同的表达模式,表明eIF6基因在不同的物种中具有表达特异性．除了非生物胁迫外,病虫害等生物胁迫也给农业生产造成巨大的损失,所以挖掘生物胁迫应答基因，辅助选育抗病虫新品种,能有效地缓减农药的使用,增加农民收入和提高生产效率．Evers等[63]以抗马铃薯晚疫病品系Solanum phureja和感晚疫病双单倍体S. tuberosum subsp. tuberosum为材料,用差异显示mRNA法,获得与抗病性、胁迫应答、初级新陈代谢和次级新陈代谢相关的基因．2.4 挖掘与作物杂种优势相关的基因作物杂种优势是杂种后代在表型上优于亲本的现象,涉及作物病虫抗性、高产、高油以及高蛋白等多个方面．杂种优势在自然界比较普遍,但对其具体机理却知之甚少．近年来研究者试图运用基因差异表达技术揭示杂种优势的成因,并取得一定的进展．Zhao等[64]用棉花杂交种及其亲本进行杂种优势研究,发现其中差异表达基因有定量和定性的区别,定性差异是在亲本中高表达或低表达的基因在杂交种中显著高表达;而定量差异有4种基本模式,即在双亲中表达,但后代不表达(BPnF1);其中一个亲本表达,后代不表达(UPnF1);亲本均不表达,后代表达(UF1nP);双亲之一有表达,同时后代也表达(UPF1)．在亲本及其后代整个生长期叶片中观察到的基因差异表达可能是杂种优势现象的成因．Wang等[65]通过分析12个玉米近交系及其配组的33个杂交系的基因差异表达情况,发现基因在双亲及其杂种后代中均表达的模式占大多数,故杂种优势不仅与基因表达与否有关,还与基因的表达丰度有关;在玉米雌幼穗发育初期,杂交种的基因表达与双亲的基因表达差异最大;另外,某些基因在杂种中不表达，可以促进籽粒的发育并抑制幼穗中小花发育．利用基因差异表达分析技术,能挖掘新的功能基因，揭示基因的新功能等,为探究农作物的农艺性状、品质性状以及抗逆性等方面的机理机制奠定基础．随着生命科学进入后基因组时代,通过测序及功能注释将对DNA序列、基因表达通路、蛋白质结构及其互作关系等进行初步的鉴定．高通量测序技术和生物信息学的运用,结合qRT-PCR验证提高研究的准确性,也加快了该领域的研究进程．本课题组采用转录组测序技术,对比分析甘薯徐薯18和徐781的转录组信息,在一定程度上解释2种材料的淀粉含量差异和抗性差异(数据未发表),但其具体的调控机制有待进一步研究．未来,从基因差异表达分析入手获得相关功能的候选基因,采用基因编辑技术对目标基因进行敲除或降低其表达量,可逐步实现分子设计育种的目标[66-67]．*通讯作者:李强,男,研究员,博士,主要从事甘薯遗传与分子育种研究,E-mail:****************．【相关文献】[1] 吴乃虎.基因工程原理[M].2版.北京:科学出版社,1998.[2] 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mRNA差异显示技术及其在作物中的应用

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体现在：可以同时比较多个样品的基因表达； ① ②重复性较好，同一ｍＮＲＡ样品，同一组引物扩增的产物显示带重复用率大于９％；５ ③运用了ＰＲ、Ｃ聚丙烯酰胺凝胶电泳两种普遍
１ｍＲＡ差异显示技术的原理及优化ＮｍＮＲＡ差异显示技术的基本原理是利用大多数成熟ｍＮＲＡ在其３端有一长约２０ ’ ０个碱基的腺嘌呤多核苷序列，即ｐｌ（尾的特点，人工合成的能与之配对的带有１个ｏＡ）ｙ用
ＧＡＳｕｎ－ｅｇｅｌＣｌｇｆｇｏｏ，ＨｎｎＵｉｅｉｆｃｅｃＯｈａｇｃｎｔ（ｏｌｅｏＡｒｎｍｙｅａｎｖｒｔｏＳｉｎｅ＆Ｔｃｎｌｙ￣ｏａｇｅａ７０３ｈａｅｓｙｅｈｏｏ，Ｉｙｎ，Ｈｎｎ４１０）ｇ
ＡｂｓｒｃＴｅｂｓｃｒｎｉｌｆｍＲＮＡｉｅｅｔｌｄｓｌｙＰｔａｔｈａｉｐｉｃｐｅｏｄｆｒｎｉｉａＣＲｅｈｏｏｙａｄｉｐｉｚｔｎ，ａｖｎａｅｎｉａｖｎｔｇｓｗｅｅｓｍｐ．Ｔｈａｐｔｃｎｌｇｎｔｏｔａｉｓｍｉｏｄａｔｇｓａｄｄｓｄａａｅｒｕｕｅａｈｅｅｅｅｒｈｒｓｌｙｕｉｇｔｉｔｏｒｕｃｉｖｄｒｓａｃｅｕｔｂｓｎｈｓｍｅｈｄｗｅｅｓｍｍａｉｅｒｍｅａｐｃｓｏｒｐｄｖｌｐｎｎｉｅｅｔｔｎ，ｈｒｎｅｕａｉｎ，ａｄｔｅｓｒｚｄｆｏｔｓｅｔｃｏｅｅｏｍｅｔａｄｄｆｒｎｉｉｈｆａｏｏｍｏｅｒｇｌｔｏｎｈｅｉｔｎｅｒｓｓａｃ．Ａｎｔｐｌａｉｎｐｓｅｔｓａａｙｅｄｉａｐｉｔｒｐｃｌｚｄ．ｓｃｏｏｗａｎＫｅｗｏｄｍＲＮｄｅｎｉｉｐａ；Ｄｅｅｏｍｎｎｄｄｆｒｎｉｔｎ；ＨｏｍｏｅｙｒｓＡｉｒｔｄｓｌｙｆｅａｌｖｌｐｅｔａｉｅｔｉｅａｏｒｎ；Ｒｅｉｔｎｅｓｓａｃ ’

水稻分子育种技术的研究进展

水稻分子育种技术的研究进展水稻是世界上最重要的粮食作物之一，其主要种植区域位于以亚洲为主的发展中国家。

然而，水稻的生长周期长，产量低，受环境因素的影响较大，对农民经济收益的影响也很大。

随着技术的飞速发展，水稻分子育种技术被认为是提高水稻产量和抗病能力的一种重要手段。

本文将介绍水稻分子育种技术的研究进展。

一、分子标记辅助选育分子标记辅助选育是指利用各种分子标记技术对遗传多样性、遗传连锁和精细定位等进行分析，以加速选育进程和提高选育效率的一种技术手段。

该技术不仅可以加速选育进程，提高选育效率，还可以避免一些传统选育方法中所存在的问题。

例如，基于分子标记技术的QTL定位和克隆，科学家可以更加精细地进行杂交组合和种质筛选，进而有效地提高育种效率。

此外，该技术还可以通过对水稻基因组中的微卫星标记、单核苷酸多态性标记和功能基因标记等进行分析，为杂交组合和种质选择提供更加准确的遗传背景信息。

因此，基于分子标记辅助选育的水稻育种工作得到了广泛关注和研究。

二、利用CRISPR-Cas9技术改良水稻基因CRISPR-Cas9技术是一种基于剪切目标DNA的精准基因编辑技术。

它可以通过人工设计的小RNA分子对特定基因进行靶向编辑，从而产生特定的基因改变。

该技术可以被应用于水稻的基因编辑和纯化。

例如，一种名为OsPPR736的基因被证明可以调控水稻的光合作用和呼吸作用，并影响大米质量和产量。

科学家利用CRISPR-Cas9技术成功对OsPPR736进行了靶向编辑，从而获得了产性状良好、产量更高的水稻品种。

类似地，该技术还可以用于改良水稻质量、耐旱、抗虫等性状，具有广泛的应用前景。

三、利用转基因技术提高水稻产量转基因技术是指利用外源基因对目标物种的基因进行改造和调节的一种技术。

在水稻中，转基因技术可以被用于提高其产量和改善其抗病性。

例如，水稻负责光合作用的基因被植入到水稻中，从而增强光合作用的效率，提高水稻的生产力。

此外，一些抗病基因和逆境响应基因也可以通过转基因技术进行提高，使水稻获得更好的抗病和逆境能力。

mRNA差异显示技术在水稻遗传育种中的应用

了对ｍＲＮＡ的筛选，低了ＰＲ的次数。１９降Ｃ９６年
ＧｅＨｕｔｒ司使３端锚定引物和５端随机引物ｎｎｅ公
分别带上了ＨｉｄＩ酶切位点，操作和后续处理ｎＩＩ使
更加简便，物数分别减为３条和８条，引而碱基数分别增加１８个和１３个。此外，ｏｏｏＳｋｌｖ等（９４、１９）
ＰＲ扩增，Ｃ然后通过电泳、色或放射自显影，出染找
差异ｃＮＡ条带。从胶上切割下差异条带，Ｄ用相同的引物和条件进行ＰＲ再扩增，隆所得ＰＲ产Ｃ克Ｃ物，测定其核苷酸序列，与数据库中的序列做同源并比较，也可用作探针从ｃＮ因组克隆。Ｄ
维普资讯
１０
现代化农业
２０年第１（０６Ｏ期总第３７）２期
ｍＲＮＡ差异显示技术在水稻遗传育种中的应用
姜天瑞王进宇杜秀丽，。
（．龙江省科技成果转化中心，尔滨１００；．１黑哈５０１２黑龙江省绥滨县林业局）
１９９８年Ｃｉｕ等改为：５循环采用９。０、０前个４Ｃ３ｓ４ ℃
２ｎ７。３ｓ后３ｍｉ、２０，Ｃ５个循环采用９ ℃ ３ｓ５ ℃ ４０、５２ｎ７ ℃ ３ｓ最后在７ ℃ 延伸７ｎｍｉ、２０，２ｍｉ。经过这些

mRNA差异显示技术的研究进展及其在植物研究中的应用

贺混，郭安平，孔华，贺立卡（国带业学热生技研所带物物术家点验，南口７０中热农科院带物术究热作生技国重实室海海５１）ｌ１
摘要综述了ｍＮＲＡ差异显示技术的原理、术路线、缺点以及差异显示技术的改进过程，对其在植物发育、物抗性机理、技优并植植物杂种优势机理以及植物激素诱导的基因表达等植物研究领域中的应用作了简要的介绍。关键词ｍＮＲＡ差异显示；进展；植物研究；用应中图分类号Ｑ１文献标识码Ａ８２文章编号０１—６ｌ２０）５０３７０５７６１（０７０— １０ —３
快捷，需２只可以得到所需的带；只需２条锚定引ｄ就 ② ０
（ＤＴＰＲ）该方法克服了以往方法的不足，ＤＲ．Ｃ，操作简单，快捷，需的ＲＡ量少，复性好，且能同时检测到不同所Ｎ重并表达的基因，从而速成为分析植物基因差异表达的有利工具，泛应用于植物发育、物抗性机理、物杂种优势广植植机理、激素调控等多个领域的研究中。者综述了该技术的笔原理和技术路线、缺点及其改进，简要介绍了其在植物优并
ＲｅｅｃｈＡｄｎｃｓａｄＡｐｐｌａｉｎｏｓａｒｖａｅｎｉｔｏｆＤＤＲＴＣＲｎＰｌｔｓａｃｃｉａｅｒｈｎＲｅ

水稻OsENOD93b基因组织表达模式与生物信息学分析

何雨航，杜易桓，郭　昊，等．水稻ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因组织表达模式与生物信息学分析［Ｊ］．江苏农业科学，２０２１，４９（７）：６７－７１．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２１．０７．０１１水稻ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因组织表达模式与生物信息学分析何雨航，杜易桓，郭　昊，赵，马银花（湖南人文科技学院农业与生物技术学院／农田杂草防控技术与应用协同创新中心，湖南娄底４１７０００）摘要：主要探究ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因在水稻中的组织表达模式，并对其作生物信息学分析。

采用实时荧光定量ＰＣＲ技术分析ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因的表达模式。

用ＥｘＰＡＳｙ－Ｐｒｏｔｐａｒａｍ、Ｐｒｏｔｓｃａｌｅ、ＣＤＤ、ＳＯＰＭＡ、Ｐｈｙｒｅ２、Ｐｓｏｒｔ等在线工具对ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ进行生物信息学分析。

经组织表达模式分析可知，ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因在叶片中的含量最多，其次是茎，含量最少的为根。

通过ＥｘＰＡＳｙ－Ｐｒｏｔｐａｒａｍ分析发现，ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ分子量为１６．４２９８９ｋｕ，是一种具有亲水性的不稳定的碱性蛋白。

该蛋白属于ＥＮＯＤ９３超级家族。

通过ＳＯＰＭＡ在线软件对ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ蛋白的二级结构进行分析预测，发现其由无规则卷曲（４１．５６％）、α－螺旋（３９．６１％）、延伸链区（１４．９４％）和β－转角（３．９０％）４种形式组成。

此外，利用不同在线工具对ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ蛋白的三级结构、保守区域、亚细胞定位进行生物信息学分析。

结果表明，ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因在进化过程中具有一定的保守性，并有多样的潜在功能待研究。

研究结果为进一步探明ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ基因的生物学功能提供了依据。

关键词：水稻；ＥＮＯＤ；ＯｓＥＮＯＤ９３ｂ；组织表达模式分析；生物信息学中图分类号：Ｑ７８文献标志码：Ａ文章编号：１００２－１３０２（２０２１）０７－００６７－０４收稿日期：２０２０－０８－２５基金项目：湖南省自然科学基金（编号：２０１９ＪＪ５０２８１）；湖南省教育厅项目（编号：１８Ｂ４５５）；国家级大学生创新创业训练计划平台项目（编号：２０１９１０５５３０２７Ｘ）。

mRNA差异显示技术研究综述

第３４卷第４期
２０１３年０４月
湖北畜牧兽医
ＨｕｂｅｉＪｏｕｎａｒｌｏｆＡｎｉｍａｌａｎｄＶｅｔｅｒｉｎａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ＿３４Ｎｏ．０４
关键词：ｍＲＮＡ；差异显示；ＰＣＲ
中图分类号：Ｑ３４３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００７ — ２７３Ｘ｛２０１３｝４— ０００６８－０３
高等生物的细胞中约有１．５万个基因处于表达状态。但只有１５％的基因得以表达。基因的差异表达不仅是细胞形态和功能多样性的根本原因，同时也是各种生理及病变过程的物质基础。比较不同细胞间或同一细胞不同时间与空间基因表达的差异，分析与病理变化相关的特异性表达基因，对生物学及相关学科的研究有重要意义［１］。
ｆＤＤＲＴ — ＰＣＲ）。与研究ＤＮＡ差异相比，研究ｍＲＮＡ
的差异排除了非编码区的影响，使研究范围缩小到表达基因水平上，为人类进一步了解生命过程提供下的活力可能会存在差异，从而可能会导致ＤＮＮＡ聚合酶，因为不同来源的ＤＮＡ聚合酶的贮存缓冲液及其在贮存和反应温度
在细胞或组织选择方面应尽可能使相互比较的样本在基因型上一致或比较接近．以减少非相关带的检测对于培养的细胞而言，互相比较的细胞应
２０世纪９０年代初．Ｂａｕｅｒ等［２］在ＡＰ－ＰＣＲ和ＲＴ＿ＰＣＲ技术的基础上建立了ｍＲＮＡ差异显示或称差

水稻遗传育种的研究现状及其未来展望

水稻遗传育种的研究现状及其未来展望水稻是我国的主要粮食作物之一，也是全世界最重要的粮食作物之一。

在全球人口不断增长的情况下，如何提高粮食产量已经成为全球关注的问题。

水稻遗传育种正成为解决该问题的重要途径。

一、水稻遗传育种的研究现状1. 高产优质水稻品种的培育自20世纪70年代起，我国在遗传育种领域积极探索，先后培育了“云南农1号”、“华中农2号”、“苏优7号”等一批优良水稻品种。

这些品种均展现了优异的性状和高产性特点，在全国各地得到广泛应用。

目前，我国正在以“超级稻”为代表，推动遗传育种的深入发展和水稻产业的升级。

2. 全基因组序列技术在水稻遗传育种中的应用全基因组测序作为一种现代的分子生物学技术，在水稻遗传育种领域中发挥了重要作用。

通过对水稻基因组进行测序分析，可以深入了解水稻的遗传信息，为遗传育种提供更加准确和可靠的理论依据。

此外，全基因组测序技术还能促进新品种的快速研发和产业化推广，具有广泛的应用前景。

二、水稻遗传育种的未来展望1. 基于遗传信息的精准育种通过深度学习和机器学习等人工智能技术，可以挖掘水稻基因组中的遗传信息，并将其应用于高效、精准的育种环节，从而实现一定程度上的“人工选择”。

这种精准育种方法能够大大提高我们的遗传育种效率和水稻品种的稳定性。

2. 基于基因编辑技术的高效遗传育种在基因编辑技术不断发展的今天，基于CRISPR/Cas9等现代基因编辑技术的水稻遗传育种上也取得了一系列重要的进展。

该技术能够实现对水稻基因组的精准修饰和修改，为我们提供了一种高效的遗传育种方法。

相较于传统的杂交育种和人工选择方法，基因编辑技术能够在更短的时间内及更有效地促进新品种的快速研发和产业化推广。

3. 遗传育种与数字农业的融合随着数字化技术的不断发展，数字化农业已经开始对传统的水稻遗传育种模式产生了积极的影响。

例如，利用各种数字化技术可以实现对水稻各种性状和生长状态的实时监测和评估，从而为遗传育种研究提供更多的数据支持和分析。

基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展

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]。

mrna差异表达 -回复

mrna差异表达-回复mrna差异表达是一种研究基因表达差异的方法，通过对不同样本中的mRNA水平进行比较分析，我们可以了解在不同条件或组织中基因表达的变化情况。

本文将一步一步回答关于mrna差异表达的一些关键问题。

第一步：什么是差异表达分析？差异表达分析是一种用于比较不同组样本之间基因表达差异的方法。

它可以帮助我们了解在不同类型的生物样本中，哪些基因在表达水平上存在显著变化。

差异表达分析可以应用于不同领域的研究，如癌症研究、发育生物学研究、环境适应性研究等。

第二步：mrna是什么？mRNA（messenger RNA）是一种由DNA转录产生的RNA分子。

它在基因表达中起到了关键的作用。

DNA是由核苷酸序列组成的，而mRNA 则是RNA聚合酶将DNA转录为RNA时产生的反义链。

mRNA分子携带着基因的信息，可以通过蛋白质合成过程中的翻译，将这些信息转化为蛋白质。

第三步：差异表达分析的步骤是什么？1. 数据获取：差异表达分析的第一步是获取所需比较的基因表达数据。

这可以通过RNA测序技术（RNA-Seq）获得。

RNA-Seq是一种高通量测序技术，可以直接检测基因转录产物的mRNA序列。

2. 数据预处理：在进行差异表达分析之前，通常需要对原始数据进行一些预处理步骤，例如去除低质量的读取、去除测序仪或生物样本中的技术性偏差等。

这可以通过一系列的数据处理工具和方法来完成。

3. 数据规范化：不同样本之间的基因表达水平可能存在技术性的差异，如测序深度不一致等。

为了消除这些差异，需要对数据进行规范化操作，例如使用TPM（Transcripts Per Million）或FPKM（Fragments Per Kilobase of transcript per Million mapped reads）来调整基因表达水平。

4. 差异分析：通过使用统计学方法，可以对规范化后的数据进行差异分析。

最常见的方法是使用一种叫做DESeq2的软件包。

研究揭示水稻miR528积累的精细调控机制及其在水稻抽穗期和抗病反应中的调节作用

循环相关的功能。

因此，水稻通过NRT1.1B调控根系具有氮转化能力的微生物，从而改变根际微环境，进而影响籼粳稻田间氮肥利用效率。

研究者通过改进后的高通量微生物分离培养和鉴定体系，成功分离培养了水稻根系70%的细菌种类，建立了首个系统的水稻根系细菌资源库。

利用水稻根系细菌资源库人工重组了籼稻和粳稻特异富集菌群，发现籼稻富集菌群比粳稻富集菌群能够更好地促进水稻在有机氮条件下的生长，进一步证实了籼稻与粳稻氮肥利用效率的差异与根系微生物组有关。

该项研究不仅揭示了水稻亚种间根系微生物组与其氮肥利用效率的关系，证明了NRT1.1B 在调控水稻根系微生物组的关键作用；更为重要的是，建立了第一个水稻根系可培养的细菌资源库，为研究根系微生物组与水稻互作及功能奠定了重要基础，同时也为应用有益微生物、减少氮肥的施用奠定了基础。

该项研究成果于4月29日在线发表于《自然-生物技术》杂志（Nature Bio⁃technology，doi:10.1038/s41587-019-0104-4)。

白洋组博士后张婧赢、工程师刘永鑫、博士生张娜，储成才组副研究员胡斌和华大基因的金桃为共同第一作者，储成才和白洋为共同通讯作者。

该研究得到中科院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金面上项目和中科院微生物组项目的支持。

（来源：遗传与发育生物学研究所）研究揭示水稻miR528积累的精细调控机制及其在水稻抽穗期和抗病反应中的调节作用miRNA是调控植物生长、发育及环境适应性的一类重要转录后调节因子。

中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究组早期通过对水稻miRNA加工关键酶OsDCL1蛋白的研究，鉴定到了一系列重要的水稻miRNA成员（Liu et al., Plant Physiology,2005）。

其中，miR528被发现是单子叶植物所特有的miRNA成员，同时也是水稻中表达量最高的miRNA之一。

通过水稻体内降解组（Degradome）数据分析，他们发现miR528在水稻中具有生物学功能完全不同的多个潜在靶mRNA位点（Zhou et al.,Frontiers in Biology, 2010）。

mrna差异表达

mrna差异表达摘要：一、mRNA简介1.mRNA的基本概念2.mRNA在生物体中的作用二、mRNA差异表达1.mRNA差异表达的概念2.mRNA差异表达的生物学意义3.mRNA差异表达的研究方法三、mRNA差异表达的应用1.在疾病诊断中的应用2.在药物研发中的应用3.在生物学研究中的应用四、mRNA差异表达的挑战与展望1.技术挑战2.数据分析挑战3.未来发展趋势正文：mRNA（信使RNA）是一种在细胞核中转录生成，并携带基因信息从细胞核传递到细胞质的RNA分子。

在细胞质中，mRNA作为模板参与蛋白质合成过程，从而调控生物体的生长、发育和细胞功能。

近年来，随着测序技术的发展，研究人员发现mRNA在不同的生物体、组织和细胞类型中存在差异表达，这一现象为研究生物体的复杂性和疾病发生发展机制提供了新的视角。

mRNA差异表达是指在相同物种、相同组织或相同细胞类型中，不同基因的mRNA水平存在差异。

这种差异可能是由基因表达调控、转录后调控、翻译调控等多层次因素共同作用的结果。

mRNA差异表达的生物学意义在于，它为生物体提供了丰富的基因表达调控手段，从而实现不同细胞类型和不同生物体发展阶段的特异性功能。

研究mRNA差异表达的方法主要包括高通量测序技术（如RNA-seq、microRNA-seq等）和定量PCR技术。

通过这些方法，研究人员可以全面揭示mRNA差异表达的规律，进而探讨其生物学功能和潜在应用价值。

mRNA差异表达在许多领域都有广泛应用。

在疾病诊断方面，通过检测患者样本中的mRNA差异表达，可以为疾病早期发现、病情监测和疗效评估提供分子标志物。

在药物研发方面，mRNA差异表达可以为药物筛选和药效评价提供重要依据。

在生物学研究方面，mRNA差异表达的研究可以为基因功能解析、细胞分化和发育调控等领域提供新的思路和实验手段。

尽管mRNA差异表达的研究取得了一系列成果，但仍然面临着许多挑战。

例如，在技术层面，如何提高测序准确性和数据可靠性仍然是一个亟待解决的问题。

水稻产量性状基因克隆及应用研究进展

水稻产量性状基因克隆及应用研究进展水稻是我国主要的粮食作物之一，其产量性状是影响水稻产量的重要因素。

水稻产量性状的基因克隆及应用研究一直是水稻遗传改良的重要方向，该领域的研究不仅对提高水稻产量具有重要意义，同时也为其他作物的产量性状改良提供了有益的借鉴和参考。

本文将对水稻产量性状基因克隆及应用研究进展进行综述。

水稻产量性状包括株型性状、穗型性状、籽粒性状等多个方面。

近年来，科研人员通过基因克隆和功能分析，相继克隆了一系列水稻产量性状相关的基因，并对其进行了深入研究。

1. 株型性状基因的克隆及应用株型性状是影响水稻产量的重要因素之一，其中一个关键基因是水稻株高基因“Gn1a”，该基因编码一个水稻叶绿素合成相关的酶，在光合作用和产量形成过程中起着重要作用。

研究人员通过分子克隆技术获得了水稻“Gn1a”基因的全长序列，进而对“Gn1a”基因进行了功能分析和应用研究，为水稻株型的优化改良提供了重要的基因资源。

水稻籽粒性状是决定水稻产量和品质的关键因素之一，其中一个典型基因是水稻籽粒大小和产量基因“GS3”，该基因编码一个水稻含硫蛋白，在调控水稻籽粒大小和产量形成中发挥重要作用。

科研人员通过克隆GS3基因并进行功能研究，发现该基因与水稻籽粒大小和产量密切相关，为水稻产量性状的遗传改良提供了新的研究思路和方法。

水稻产量性状基因克隆的研究不仅为水稻遗传改良提供了重要的基因资源，同时也为水稻产量性状的应用研究提供了丰富的科学依据和方法支持，相关研究成果取得了一系列重要进展。

1. 水稻产量性状基因的功能分析及调控网络解析科研人员通过对水稻产量性状基因进行功能分析，揭示了一系列与其调控相关的分子机制和代谢途径，进而构建了水稻产量性状的调控网络，并对其进行了系统研究和分析。

这为水稻产量性状的遗传改良和育种提供了重要的理论和实践依据。

2. 水稻产量性状基因的分子标记辅助育种水稻产量性状基因的克隆为水稻分子标记辅助育种提供了有力的支持，科研人员通过对水稻产量性状基因的标记和遗传图谱构建，成功实现了水稻产量性状的分子标记辅助选择和育种。

生物信息学在水稻遗传育种中的应用研究

生物信息学在水稻遗传育种中的应用研究水稻是世界上最重要的粮食作物之一，其蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等营养成分占人类日粮的重要部分。

为了满足人们对食品安全和持续发展的需求，水稻育种研究一直是农业科学领域的热门研究方向。

在过去数十年中，生物技术的发展为水稻育种带来了很多新的机会和挑战，其中生物信息学在水稻遗传育种中的应用成果显著，为水稻育种开辟了新的道路。

本文将从以下几个方面论述生物信息学在水稻遗传育种中的应用。

一、水稻基因组测序研究在遗传育种中，了解水稻基因组的组成和结构是必须的。

通过高通量基因测序和DNA芯片等技术，研究人员已经对水稻基因组进行了广泛的解析，从而深入了解水稻基因组的组成和结构。

同时，对于水稻基因组的深入分析也为研究人员提供了更多利用遗传工程手段改良水稻并提高水稻产量的机会。

例如，研究人员通过对水稻基因组的分析，发现了一些调节水稻产量和耐逆适应的关键成分，这些成分可以通过遗传工程手段在水稻种植中得到进一步利用。

二、水稻基因型与表型研究水稻表型特征是通过它们的遗传元素的调控而得到的产物。

在现代农业中，现代高通量技术可以在转录组、蛋白质组和代谢组等水平上鉴定范化物质，并研究其中某些特殊成分在水稻生长和发育过程中扮演的角色。

同时，随着计算机技术和算法的不断提高和改进，一些先进的统计和计算方法已经可以从自然群体中精确选择与特定表型有关的关键性状，如水稻产量、耐逆性、耐旱性等。

这为研究人员找到了更加有前途的途径，来研究自然群体中的基因变异情况并选择具有希望的育种材料。

三、水稻基因编辑研究基因编辑是一种新兴的生物技术，利用CRISPR-Cas系统可以针对某些特定的基因进行剪切和修饰。

水稻育种中，通过基因编辑技术，研究人员可以轻松地对水稻中的一些基因进行编辑操作，来达到改良水稻的效果。

例如，在水稻的植株生长过程中，修饰可以速度SWEET家族蛋白的稳定性，这样可以使水稻的糖输送能力得到提高，从而减轻了叶子、茎和果实的受损情况，提高水稻的耐旱性。

水稻育种的新技术与新方法

水稻育种的新技术与新方法一、引言水稻是全球重要的食用谷物之一，如何提高水稻产量、优化品质一直是水稻育种的热点问题。

近年来，随着科学技术的不断进步，新技术和新方法的不断涌现，为水稻育种提供了更加丰富的手段和选择。

本文将着重介绍水稻育种中的新技术和新方法，并探讨其应用前景。

二、分子标记技术在水稻育种中的应用分子标记技术是一种基因工程技术，利用分子生物学技术对种质资源进行分子标记，为育种提供一个新的选择手段。

在水稻育种中，分子标记技术主要有两种应用方式：一是对基因型鉴定，即通过酶切片段长度多态性（RFLP）、序列特异性扩增（SSR）和单核苷酸多态性（SNP）等标记技术对水稻种质进行基因型鉴定，实现育种的精准选择；二是对基因功能研究，即通过分子标记技术对水稻主要农艺性状相关基因进行筛选和鉴定，为优异基因的转化和应用提供科学依据。

三、转录组学技术在水稻育种中的应用转录组学技术是一种研究生物体内所有基因表达状况的高通量技术，可以全面解析种质资源的基因表达差异和调控机制，为水稻育种提供一种新的系统性、高效性手段。

通过转录组学技术，可以快速鉴定优质高产的水稻种质，筛选出高表达的关键基因，进而实现农艺性状优化或基因改良。

同时，转录组学技术还可以加速不同基因型之间的功能差异分析，揭示水稻适应环境的分子机制，为选配更优秀的基因组合提供理论基础。

四、基因编辑技术在水稻育种中的应用基因编辑技术是一种新兴的分子生物学技术，可以实现对基因组特定位点进行准确编辑、插入或删除，为育种提供一个高效的基因改良方法。

在水稻育种中，基因编辑技术的应用主要包括电穿孔法、CRISPR-Cas9和TALEN等技术。

此外，基因编辑技术还可以实现优质水稻品种在不同地区的适应性改良、耐盐碱性和耐病性的提高等方面的应用。

五、遗传多样性保护在水稻育种中的应用遗传多样性保护是现代农业发展的重要方向之一，也是水稻育种的需求之一。

在中国，水稻资源种类多样、数量丰富，但同时还受到了基因资源保护不足的问题。

水稻基因编辑技术的发展和应用

水稻基因编辑技术的发展和应用一、引言近年来，水稻一直是全球粮食产量最高的农作物之一。

然而，随着人口增加和气候变化的影响，全球对水稻的需求正在不断上升。

在这种情况下，基因编辑技术为人们提供了一种新的选择，用于提高水稻的生产和抗病能力。

本文将介绍水稻基因编辑技术的发展和应用。

二、水稻基因编辑技术的历史水稻基因编辑技术的历史可以追溯到20世纪90年代初。

当时，科学家们开始使用转基因技术对水稻进行改良，以提高其生产和质量。

这些技术包括将外源基因或DNA片段引入水稻基因组中，以促进产量和提高对病原体的抵抗力。

然而，随着基因编辑技术的发展，人们开始意识到，通过直接对生物体的基因进行编辑，可以更有效地引入或删除特定的基因，以实现精准基因编辑。

这种技术包括锌指核酸酶（ZFN）、转录激活样效应核酸酶（TALEN）和CRISPR-Cas 9等技术。

三、水稻基因编辑技术的应用1. 水稻产量提高通过基因编辑技术，科学家们已经成功地编辑了一些与水稻产量有关的基因。

例如，通过编辑SWEET基因，可以提高水稻叶片中的蔗糖含量，从而增加光合作用和生长速度，提高水稻的产量。

另外，通过编辑OsAAP3基因，可以增加水稻根系对氮的吸收能力，提高土壤中有机氮的利用效率，从而提高水稻的产量。

2. 水稻疾病抵抗力提高基因编辑技术还可以用于提高水稻对疾病的抵抗力。

例如，CRISPR-Cas 9技术被用于编辑Xa13基因，以提高水稻对水稻白叶枯病的抵抗力。

此外，通过编辑OsSWEET13基因，可以降低水稻对稻瘟病的易感性。

3. 特殊品种的培育基因编辑技术也可以用于培育特定种类的水稻。

例如，科学家们利用基因编辑技术，成功地创造出了“爆米花”水稻，这种水稻可以在热水中爆裂，就像爆米花一样。

此外，基因编辑技术还可以用于创造出特定的水稻品种，比如用于制作酒精、造纸、制成甜味剂等。

四、水稻基因编辑技术的未来发展目前，基因编辑技术的发展还处于初级阶段，有很大的发展空间。

rice genome annotation 使用

rice genome annotation 使用
rice genome annotation 是指对水稻基因组进行注释的过程。

注释是指将基因组序列与已知的功能和特征进行比较和分析，以确定基因的定位、功能和调控机制。

rice genome annotation 的使用可以帮助研究人员更深入地了解水稻的基因组结构和功能。

它可以帮助确定水稻基因的位置和顺序，鉴定基因的编码序列和调控元件，以及预测基因的功能和可能的功能效应。

通过对基因组进行注释，研究人员可以获取到水稻基因组的详细信息，从而开展进一步的功能研究、遗传改良和基因工程等应用。

在具体的实际应用中，rice genome annotation 可以用于鉴定水稻中的具体基因，确定它们的调控序列和元件，预测基因的功能和可能的代谢途径，以及进行进一步的生物信息学分析，如基因家族、基因组结构和进化等。

此外，rice genome annotation 还可以用于比较不同水稻品种的基因组差异，研究水稻的遗传多样性和进化历史。

总而言之，rice genome annotation 的使用可以为水稻的基因功能研究、品种改良和基因工程等方面提供重要的信息和工具。