植物基因组中的嵌合基因
植物遗传嵌合体及其在观赏植物育种中的应用
植物学通报 2005, 22 (6): 641￣647 Chinese Bulletin of Botany综 述植物遗传嵌合体及其在观赏植物育种中的应用李明银 ① 何云晓( 绵阳师范学院生命科学与工程系园林科学研究所 绵阳 621000)摘要 植物嵌合体是由2种或者2种以上遗传型细胞组成的特殊的植物结构, 它在西欧国家观赏植物产 业中发挥着非常重要的作用。
本文根据有关资料及作者在德国柏林洪堡大学园艺科学所多年的研究结 果,着重介绍了植物嵌合体的概念及形成机理、植物嵌合体的分类以及植物嵌合体繁殖中的特点,植物 嵌合体的作用, 并简要地讨论了其在植物育种中的生产开发和利用问题。
关键词 天竺葵, 嵌合体, 异倍型嵌合体, 细胞转移, 细胞突变, 试管培养, 异花异色株Plant Chimeras and Application in the Breeding of the Ornamental PlantLI Ming-Yin① HE Yun-Xiao( Department of Life Sciences and Engineering, Mianyang Normal University , Mianyang 621000)AbstractThe plant chimera contains at least 2 different genotypes in the shoot apex of plantsand plays an important role in the ornamental plant market in Europe. This review of the literature and investigations at the horticultural science institute of Humboldt University of Berlin covers the definition, theory of formation, important characteristics, classification and function of the plant chimera and its application in the breeding of ornamental plants. Key words Pelargonium zonale , Plant chimera, Cytochimera, Layer translocation, Cell mutation, In vitro culture, Mixed flower众所周知 , 淀粉植物、蛋白质植物以及 油料植物可以提供生物能源, 以满足人们物质 生活的需要 , 而观赏植物则具有赏心悦目的 色、香、形 , 可以满足人们精神生活的需 要。
(完整版)茶树育种学习题及答案
《茶树育种学》习题及答案一、填空题1．茶树染色体以x=（15）为基数，在体细胞中为（30）条，在性细胞中为（15）条。
2．作为核型分析的染色体，一般以体细胞有丝分裂（中期）的染色体为基本形态。
3．茶树有丝分裂标本常以种子用沙培1周长出的（幼根）为材料。
4．茶树树型分为（乔木）、（小乔木）和（灌木）三种。
5．茶树学名是用（属名）、（种加词）和（命名人姓名的缩写）组成。
茶树品种福鼎大白茶的植物学拉丁文全名是（Camellia sinensis cv. Fuding-dabaicha）6．茶树的表现型是（基因型）与环境共同作用的结果。
7．以无性繁殖方法生产树苗，其后代个体基因是杂合的，品种内个体之间基因型是（相同的）。
8．气温（低）的地区向气温（高）的地区引种茶树，一般能够适应。
9．云南等省的一些大叶种引种到安徽北部等地区，难以种植成功，主要是（冬季极限最低气温）比原产地低得多。
10．南方茶树品种北引后，其最低分枝部位（降低）。
11．南方茶树品种北引后，新梢茶多酚含量（减少）。
12．茶苗移栽通常在（春初）或（秋末冬初）进行。
13．选择的实质就是造成有（差别）的生殖率和成活率，从而定向地改变群体的遗传组成。
14．（基因重组）是茶树有性群体中造成不同个体遗传组成差别的主要来源。
15．（基因突变）是茶树无性系品种产生变异的主要因素。
16．（自然选择）是按茶树适应自然环境条件的方向进行的，选择的结果使茶树更适应自然环境条件。
17．（人工选择）是根据社会的经济要求或人类的喜好，从自然界混杂的茶树群体中或人工创造的原始材料中，选择需要的类型和个体。
18．表型方差可以分为遗传方差和（环境）方差两部分。
19．遗传力是介于（0～1）之间的数值。
20．通过与产量因子密切相关地一些性状，如（树高）、（树幅）、（叶片光合强度）、（幼年茶树定型修剪枝叶重量）、（单株芽叶数）、（新梢着叶数）、（百芽重）、（发芽密度）、（扦插苗发根数）、（根干重）和（抽梢率）等，可间接判断某品种的产量。
植物表达载体构建
（三）中间表达载体的构建：
中间载体从功能上看可分为两大类：克隆 载体和表达载体。
克隆载体的主要功能是复制和扩增基因； 表达载体是适于在受体细胞中表达外源基 因的载体。
中间表达载体含有植物特异启动子，因而 能在植物中表达外源基因。
（三）中间表达载体的构建
1．启动子及其它调控序列：
转录的调控对真核生物基因表达起着关键的作用。大多 数真核生物在转录起始点的 5’ 端上游区第 30 至 25bp 处具有 TATA盒，在70至 80bp处还有 CAAT盒；3’ 端具有AATAA序 列。Ti质粒的Nos、Ocs、Tmr等基因都具有与真核生物启动 子类似的 TATA 盒和 CAAT 盒，均能在植物细胞中表达，且 无组织特异性。因此，它们成为早期构建嵌合基因的启动子， 其中以Nos启动子（pNos）最常用。后来发现，由CaMV35s 启动子、外源结构基因和Nos 3’端的非编码区域组成的嵌合 基因，能在植物细胞中高效表达。 CaMV35s 启动子既无组 织特异性，又不受发育时期的影响，是一个较理想的植物基 因工程启动子。 现在已发现很多诱导启动子和特异表达的启动子，被用 于各种不同的转化目的。
2．常用的中间载体及其构建： （1）广谱中间载体： 所谓广谱中间载体是由大肠杆菌广谱质粒克隆 T-DNA片段后 构建而成的。常用的广谱质粒是 RK2 衍生的载体 pRK290 。 由它构建的中间载体既能在大肠杆菌中复制，又能在农杆菌 中复制。
广谱中间载体的构建过程见下图。 ①将选定的T-DNA片段克隆到大肠杆菌质粒上； ②将外源基因连同细菌选择标记（如抗生素抗性）一起插入 到T-DNA片段的限制性切点中； ③将产生的 T-DNA“ 工程”片段亚克隆或共整合到广谱质粒 pRK290。 由于 pRK290 具有在广寄主范围中复制和接合转移的起点， 因而在辅助质粒如 pRK2013 反式动员作用下， pRK290 即可 从大肠杆菌转入根癌农杆菌中。
转基因植物嵌合体的遗传方式
转基因植物嵌合体的遗传方式
转基因植物嵌合体是指在转基因过程中将外源基因导入到植物体内，使植物继承了这些外源基因的特性。
转基因植物的遗传方式可以分为两种：垂直遗传和水平遗传。
1.垂直遗传：
垂直遗传是指转基因植物将其外源基因通过传统的遗传方式垂直传递给其子代。
它遵循植物的传统遗传规律，转基因植物的外源基因将会以一定的频率出现在其子代中，并且有可能在后代中发生基因分离和重组。
垂直遗传主要依靠果实或种子中的胚胎组织来进行外源基因的传递。
在转基因植物嵌合体中，外源基因将被整合到植物的基因组中，并在植物的胚胎发育过程中传递给下一代。
当这些转基因果实或种子被种植时，新一代植物将继承转基因基因型和表型。
2.水平遗传：
水平遗传是指通过转基因植物与其他植物进行杂交，将外源基因传递给其他植物种群。
水平遗传主要依赖花粉介导的杂交来实现转基因基因的传递。
在自然条件下，转基因植物与非转基因植物之间也可以发生杂交，使得转基因基因型和表型进入到野生植物种群中。
这种
转基因基因的扩散可以导致植物种群的遗传多样性的减少，也可能产生新的植物类型。
总体来说，转基因植物嵌合体的遗传方式主要是通过垂直遗传和水平遗传来进行外源基因的传递。
这两种遗传方式使得转基因植物能够将外源基因稳定地传递给后代或通过杂交将外源基因传递给其他植物种群，从而在植物世界中产生各种具有新特性的转基因植物。
线粒体基因组动态 任何事情都可能发生
线粒体基因组:任何事情都可能发生线粒体有他们自己的基因系统—一个退化的基因组来源于内共生变形杆菌祖先。
线粒体DNA的基因功能被很好地保存了，参与最多五个线粒体流程：呼吸作用的不变式和\或者氧化磷酸化转化，还有转录，RNA成熟和蛋白质输入。
线粒体基因组研究得最新数据证明，这种基因保守主义与一个经常令人困惑的多样性结构和基因表达机制形成对比。
除了列出的线粒体DNA的多样性，这次回顾强调了各种真核生物血统中线粒体基因组的不同的进化趋势，并且测试了在所给出的有机体的线粒体和细胞核基因组演化。
线粒体，大部分细胞上，在形态学上独特的有双层膜的细胞器，使用电子传输加上氧化磷酸化产生ATP。
虽然线粒体在能量转换上担任中心角色（真核生物细胞的动力工厂），这些细胞器参与其他几个重要功能，包括离子平衡，中间代谢和细胞凋亡。
然而，只有少数情况下这些路径有由线粒体DNA编码的成分；当然，大部分线粒体蛋白质由核基因指定，在细胞质里面合成并且导入到细胞器里面。
在真核生物领域中线粒体是普遍存在的：很少有例外，真核生物生存不能缺少它们。
真核生物血统的，缺乏功能性线粒体和线粒体基因组的情况确实存在，但是这些无线粒体真核生物的一些个体包含衍生出的线粒体（表格），（比如氢化酶体）可以产生厌氧ATP。
其他无线粒体物种包含似乎有什么遗迹的线粒体结构（目前未确定的功能），并且/或者表达核苷酸编码的蛋白质针对，起作用于线粒体。
这些观察认为，最后存在的真核生物的共同祖先是一个含有蛋白质的有机体，意味着原始的无线粒体的真核生物（祖先从未含有线粒体的真核生物）也许不存在。
线粒体DNA的有限的的遗传功能通过真核生物被很好地保存了：线粒体DNA 编码少数的蛋白质这些蛋白质由mRNAs通过一个与众不同的线粒体蛋白质合成系统翻译形成，一些蛋白质的组成部分是被线粒体基因组指定的，常常是(rRNA s)，通常是(tRNAs)或者偶尔是核糖体蛋白质。
与这种遗传保守主义形成鲜明对比的（就如这篇复审所将要强调的），这个线粒体基因组被一个极端的，经常令人眼花缭乱的结构和基因表达机制而显出特色。
植物基因组学的研究与进展
植物基因组学的研究与进展植物基因组学作为现代生物技术领域的一个重要研究方向，致力于通过对植物的基因组进行全面的高通量测序、数据分析和功能研究，揭示植物基因组的结构与功能，为解决人类对食物、能源和生态环境等方面的挑战提供了重要的技术支持。
本文将介绍植物基因组学的研究方法、进展情况及其在实践中的应用。
一、植物基因组学的研究方法1.基因组测序：基因组测序是植物基因组学中最基础、最重要的技术之一，其基本原理是将DNA分子切割成碎片，并通过高通量测序技术对这些碎片进行分析，最终将书写有基因信息的DNA 序列重新汇总成一系列连续、不重叠、具有生物学意义的序列。
常用的测序方法包括第二代测序技术、第三代测序技术和单细胞测序技术等。
2.转录组分析：转录组分析是指通过测量特定组织或细胞中基因转录产物的数量，研究基因在时间和空间上的表达模式及其对不同环境因素的响应，揭示基因及其转录产物的功能以及基因间相互作用关系。
3.蛋白质组学：蛋白质组学研究植物基因组中的蛋白质、酶、信号分子等生物大分子的种类、数量、功能和相互关系，将分子水平的信息转化为物理和生理过程的启示。
4.生物信息学分析：生物信息学技术是在计算机技术基础上，应用于生物学领域的一种新兴的交叉学科。
通过分析DNA、RNA 及其蛋白质产物的序列等信息，对基因组、转录组、蛋白质组数据进行处理和分析，依靠大数据处理和计算机技术的支持，提出合理的数据处理、算法设计和数据挖掘方法，大大提高了数据的解读和解析效率。
二、植物基因组学的进展情况经过20多年的探索和发展，植物基因组学研究已经取得了很多重要进展。
1.植物基因组测序：近年来，针对许多种植物基因组的全基因组测序工作得以完成，如拟南芥、水稻、小麦、玉米、甘蔗等。
同时，预测了数百万个基因、多个基因家族、外显子、翻译启动子、微家族RNA等基因组特征，为探究植物基因功能和进化提供了基础数据。
随着第三代测序技术的发展，高质量、高精度、低成本的基因组测序将成为可能，将推动更多物种的基因组测序工作展开。
嵌合体名词解释细胞生物学
嵌合体名词解释细胞生物学嵌合体是遗传学上用来指不同遗传性状的嵌合或者混杂表现的个体，属于染色体异常的情况。
遗传学上的嵌合体是染色体异常，大部分由染色体畸变和基因突变产生，所以，病人出现精力、精神异常，或者有多重人格精神错乱，或者其他的异常情况。
动物定向基因转移技术中，向胚囊注射外源基因，使得发育的个体含有不同的基因细胞，这种个体也叫嵌合体。
嵌合体可分为多种类型，同源比如染色体嵌合体、基因嵌合体。
异源比如整体嫁接、组织并合、胚胎并合、移植等。
概念：1、遗传学上用以指不同遗传性状嵌合或混杂表现的个体。
免疫学上的涵义则指一个机体身上有两种或两种以上染色体组成不同的细胞系同时存在，彼此能够耐受，不产生排斥反应，相互间处在嵌合状态。
2、染色体异常类型之一。
来自不同合子的细胞系所组成的个体。
又称异源性嵌合体。
起源于同一合子发育成不同核型的细胞系所形成的个体则称同源性嵌合体（mosaic），又称镶嵌体。
在动物中常见的嵌合体有牛弗里马丁(freemartin) ——生殖器不全牝犊。
即一雄一雌双胎而产生的小母牛，其核型可出现性染色体嵌合，如60,XX/XY。
3、同一器官出现不同性状的生物体，这是由于体细胞突变形成遗传型不同的细胞所组成的。
植物组织移植也会产生嵌合体。
4、动物定向基因转移技术中，通过向囊胚腔注射被外源基因转化了的胚胎干细胞，使得发育成为的个体中含有不同基因型的细胞，产生的个体也叫嵌合体，即该生物体中嵌合了两种不同遗传结构的细胞（一种是基因型被改变了的细胞，另一种是原来的基因型的细胞）。
动物转基因技术中利用嵌合体（可视为杂合体）之间的交配，产生纯合体，该纯合体即为转基因动物，其两条染色体上的某个基因位点都是经过人工改造的。
历史：1646年意大利园艺学家费拉里乌斯首先报道了自然发生的柑橘类嵌合体；1860年德国养蜂学家奥伊格斯特发现蜜蜂中存在嵌合体；1875年C.R.达尔文把不同种的接穗和砧木产生的中间状态的植物称为营养杂种；1910年德国遗传学家E.鲍尔证明：所谓营养杂种其实是嫁接嵌合体；1907年德国植物学家和遗传学家H.温克勒把嵌合体比喻为希腊神话中的狮首羊身蛇尾的神兽，这就是chimera 一词的由来；1929年美国遗传学家A.H.斯特蒂文特利用果蝇的嵌合体研究胚胎发育；1977年P.S.卡尔森等报道利用组织培养的方法培养出烟草种间嵌合体，为植物遗传工程提供了新的可能性。
rbcl基因序列
rbcl基因序列植物细胞中的长条形线粒体含有自己的DNA，称为线粒体DNA （mitochondrial DNA，mtDNA），它与核基因组有所不同。
称为嵌合基因的rbcl基因是包括在植物细胞叶绿体的环形染色体中的，rbcl基因是基因组中的一部分，广泛用于系统发育和遗传多样性分析。
本文主要介绍rbcl基因序列的来源、结构和作用，以及在分子演化和系统发育关系中的应用。
一、rbcl基因的来源和结构rbcl基因的全称为‘RuBisCO Large subunit'，其基因序列是由环状染色体DNA编码的，是植物细胞叶绿体中最大的基因（大约4200 bp）。
rbcl基因的主要功能是催化光合作用中的第一步反应，即固定二氧化碳（CO2）产生3-磷酸甘油酸（PGA）。
这个过程是植物对于人类和其他生物来说至关重要的，因为植物的光合作用能够提供我们大部分的食品和氧气。
rbcl基因的结构非常保守，即使在不同的物种中，也很少有序列发生变化。
rbcl基因序列包含在环状叶绿体DNA中，与核DNA不同的是，环状叶绿体DNA没有组蛋白，且存在多个拷贝。
由于在基因组中的位置相对稳定，rbcl基因被广泛用于系统发育和遗传多样性分析。
二、rbcl基因的作用rbcl基因编码了RuBisCO的大亚基，它是一种蛋白激酶，也是叶绿体中最重要的蛋白质之一。
RuBisCO是空气中二氧化碳从生物体中固定的主要酶之一。
它的作用是增加过渡态的生产，以便于产生3-磷酸甘油酸，这是光合作用结束后产生的分子。
这些反应和分子都非常复杂，但是rbcl基因的使用和分析已经非常普遍了。
rbcl基因在系统发育研究中有着非常重要的作用，因为它在基因组中的位置相对稳定，不像其他基因，那么容易被重组、重排序和重组合，导致进化树的构建失真。
三、rbcl基因在分子演化和系统发育上的应用rbcl基因被广泛用于植物领域以及一些红藻和蓝藻的研究。
这是因为在不同物种中rbcl基因序列变异较小，也比较容易扩增，因而rbcl基因能够用于构建具有非常高可信度的进化树。
植物的基因组与植物基因学
05
植物基因组与抗逆性研究
抗逆性相关基因挖掘与鉴定
基因组测序技术
利用高通量测序技术，对植物基 因组进行全面、深入的测序，挖
掘与抗逆性相关的基因。
基因功能注释
通过生物信息学方法，对挖掘到 的基因进行功能注释，明确其在
抗逆性中的作用。
基因表达分析
利用实时荧光定量PCR等技术， 分析抗逆性相关基因在不同环境 条件下的表达模式，揭示其调控
机制。
转录组学在抗逆性研究中的应用
01
02
03
转录组测序技术
利用高通量测序技术，对 植物在不同环境条件下的 转录组进行测序，分析基 因表达谱的变化。
差异表达基因筛选
通过生物信息学方法，筛 选出在抗逆性过程中差异 表达的基因，为进一步研 究提供候选基因。
转录调控网络构建
基于差异表达基因，构建 抗逆性相关的转录调控网 络，揭示基因之间的相互 作用关系。
04
植物基因组编辑技术
CRISPR-Cas9系统原理及应用
CRISPR-Cas9系统组成
由Cas9蛋白和导向RNA（gRNA）组成，gRNA通过碱基互补配对原则靶向特定DNA序 列。
CRISPR-Cas9作用机制
Cas9蛋白在gRNA的引导下切割目标DNA，造成双链断裂，进而引发细胞内的DNA修复 机制，实现基因编辑。
在全球气候变化背景下，植物与环境互作研究将更受关注，植物基因学
将在解析植物逆境适应机制中发挥重要作用。
挑战与机遇并存
技术挑战
虽然测序技术和基因编辑技术取得了显著进展，但仍存在成本高、通量低、准确性不足等问题，需要不断改 进和优化。
伦理与法规挑战
植物基因学的发展也面临着伦理和法规的挑战，如基因编辑作物的安全性评价和监管问题等，需要加强相关 法规的制定和执行。
植物表达载体构建
2．常用的中间载体及其构建： （1）广谱中间载体： 所谓广谱中间载体是由大肠杆菌广谱质粒克隆 T-DNA片段后 构建而成的。常用的广谱质粒是 RK2 衍生的载体 pRK290 。 由它构建的中间载体既能在大肠杆菌中复制，又能在农杆菌 中复制。
广谱中间载体的构建过程见下图。 ①将选定的T-DNA片段克隆到大肠杆菌质粒上； ②将外源基因连同细菌选择标记（如抗生素抗性）一起插入 到T-DNA片段的限制性切点中； ③将产生的 T-DNA“ 工程”片段亚克隆或共整合到广谱质粒 pRK290。 由于 pRK290 具有在广寄主范围中复制和接合转移的起点， 因而在辅助质粒如 pRK2013 反式动员作用下， pRK290 即可 从大肠杆菌转入根癌农杆菌中。
（ 1 ）共整合系统中间载体：含有与 Ti 质粒 T-DNA 区同源的 序列，此外含有pBR的序列，在其被引入农杆菌后即可高频 地与Ti质粒的T-DNA的同源序列进行重组；具有一个或多个 细菌选择标记，这将有利于筛选共整合质粒；具有 bom位点 （接合转移位点），在有诱导质粒存在的情况下，bom位点 的存在可使中间载体在不同细菌细胞内进行转移；含有植物 阳性选择标记，例如可赋予转化植物细胞卡那霉素抗性的新 霉素磷酸转移酶（neomycin phosphoransferase，Npt-II）基 因，以利于转化植物细胞的筛选；含有单一的限制性内切酶 切点，以利于外源基因的插入；无 Ti 质粒的边界序列 ( 见下 图 )。 （ 2 ）双元载体系统中间载体：其与共整合载体的不同之处 是：无同源序列；具有LB和RB；无ColE复制点。
（四）植物基因转化载体系统的构建：
上述构建的中间表达载体仍然不能直接作为植物外 源基因转化的载体，因为中间表达载体仍是一种细菌 的质粒，不能把外源基因转化到植物细胞。因此，必 须进一步把中间载体引入到上述已改造的受体 Ti 质粒 中，并构建成能侵染植物细胞的基因转化载体，才能 应用于植物基因的转化。它是由两种以上质粒构成的 复合型载体，故称之为载体系统。
山西农业大学植物基因组工程 (农学)期末划重点复习资料
1.植物基因工程（plant genetic engineering）：利用基因工程理论技术，从供体分离克隆的外源基因，在体外与DNA重组后，经遗传转化导入受体植物基因组中，并获得有效表达及稳定遗传的工程。
2.转基因植物（genetically modified plants，GMP）：通过基因工程技术改变基因组构成的植物。
该植物如是农作物，即称为转基因作物（genetically modified crops，GMC）。
3.转基因生物（genetically modified organisims，GMO）：是广义的，泛指转基因动物、植物和微生物。
（1.2.3选择性的考名词解释）补充:1 向持久广谱性抗虫病虫害方向发展。
2非生物性抗逆转基因方兴未艾。
3更注重作物品质改良。
4植物医药基因工程。
植物基因工程发展前景：1)向持久广谱抗病虫害方向发展；2)非生物性抗逆转基因方兴未艾；3)更注重作物品质改良；4)植物医药基因工程。
植物基因工程发展历程？5.基因（gene）基因组(genome):一个物种单倍体染色体数目称为该物种的基因组。
基因组学(genomics)后基因组学(post-genomics)C-值（C-value）:一个单倍体基因组的DNA含量是恒定的，称为C-值（C-value）(选择性的考名词解释)6.线粒体基因组（mtDNA）的结构特点:①独立于和染色体外，环状双链DNA或线状DNA；②在细胞内拷贝数不同，且长度随不同物种差异有明显变化；③非均一性；④由复合操纵子结构组成，多顺反子；⑤易发生变异，变异率高于cpDNA和nDNA，且缺乏修复能力；⑥mtDNA基因表达调控序列基本与原核生物相同，但有自身的特异性；⑦mtDNA能自我复制，且只有一个复制点；⑧mtDNA的浮力密度一般在1.705~1.706g/cm3植物细胞核基因组的结构特点：:①由多条染色体组成，每条染色体由DNA分子与蛋白质稳定地结合成染色质的多级结构并储存于细胞核内；②在不同物种间，遗传物质含量差异大；③没有操纵子结构，但有许多结构相似，功能相关的基因组成基因家族（gene family④存在大量不编码序列；⑤不连续基因/割裂基因；⑥单顺反子（monocistron）；⑦多复制子（multi-replicon）；⑧核基因组的遗传特点完全遵循孟德尔规律。
园艺植物嵌合体研究进展
园艺植物嵌合体研究进展摘要植物嵌合体是由2种或者2种以上遗传型细胞组成的植物结构,在园艺植物产业发展中发挥着重要作用。
综合论述了植物嵌合体的概念、作用、分类、产生机制和鉴定方法,并介绍了其在植物育种研究中的重要作用,以为研究植物生长发育过程中细胞间的相互作用提供参考。
关键词植物嵌合体;研究进展;应用ResearchProgressonHorticulturePlantChimerasLIU He-ping 1LIN Jian-bo 1HE Ye-hua 2(1Yangjiang V ocational and Technical College,Yang jiang Guangdong 529566; 2 College of Horticulture,South China Agricultural University)AbstractThe plant chimera contains at least 2 different genotypes in the shoot apex of plants and palys an important role in the garden plant market.A review on plant chimeras included the definition,effect,classification,mechanism of production and identification.The important function of plant chimeras in the research of plant breeding was also introduced,so as to provide references for the research of interactions between cells in plant growing development.Key wordsplant chimera;research progress;application1园艺植物嵌合体及其作用1.1植物嵌合体的概念植物嵌合体是一种遗传镶嵌类型,主要是由于植物顶端细胞系中存在遗传基础不同的细胞而形成的,也用来描述含有2种或者2种以上遗传型的植物组织或植物个体。
嵌合融合基因
嵌合融合基因嵌合融合基因是指通过基因工程技术将两个或多个不同物种的基因进行组合，形成一个新的基因序列的过程。
这种技术的应用领域非常广泛，可以用于农业、医学、工业等多个领域，具有重要的意义和潜力。
在农业领域，嵌合融合基因技术被广泛应用于转基因作物的培育。
通过将抗虫、抗病、耐旱等有益基因导入到作物中，可以提高作物的产量和抗逆能力，减少对农药和化肥的依赖，从而实现农业的可持续发展。
例如，转基因水稻通过导入抗虫基因，能够抵抗稻飞虱等害虫的侵袭，提高水稻的产量和质量。
在医学领域，嵌合融合基因技术被用于基因治疗和药物研发。
通过将修复基因导入到患者的细胞中，可以治疗一些遗传性疾病和基因突变导致的疾病。
嵌合融合基因技术还可以用于生产重组蛋白，用于制造药物。
例如，利用嵌合融合基因技术，可以将人类胰岛素基因导入大肠杆菌中，使其产生胰岛素，用于治疗糖尿病。
在工业领域，嵌合融合基因技术被应用于微生物发酵过程的优化。
通过导入具有特定代谢能力的基因，可以提高微生物的产酶能力，从而提高工业发酵过程的效率和产量。
例如，利用嵌合融合基因技术，可以将产酶能力较强的酵母菌基因导入到大肠杆菌中，使其具备同时进行蛋白质表达和分泌的能力，从而提高目标蛋白质的产量。
嵌合融合基因技术的应用离不开基因工程技术的支持。
通过PCR扩增、限制性内切酶切割、连接酶反应等技术，可以将不同物种的基因片段拼接在一起，形成嵌合融合基因。
然后，将嵌合融合基因导入到目标细胞中，通过转化、转染等方式使其表达出来。
这样就实现了不同物种基因的组合和表达。
然而，嵌合融合基因技术也引发了一些争议和担忧。
一方面，人们担心嵌合融合基因可能会对生态环境产生不可预测的影响，对人类健康产生潜在风险。
另一方面，嵌合融合基因技术的商业化应用也面临法律法规和伦理道德等方面的挑战。
因此，在推广和应用嵌合融合基因技术时需要进行科学评估和严格管理，确保其安全性和可持续性。
嵌合融合基因技术作为基因工程技术的重要应用之一，具有广阔的应用前景和潜力。
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在这次研究中我们已经展示了不止1/3水稻逆基 因，鉴定出来的嵌合基因结构在插入后移序列之 后通过招募额外的编码外显子已经进化了。如果 考虑到管理区域和输出区域，我们会看到一个较 高的均衡的比例在嵌合逆基因在水稻基因组中， 然而，由于难获得关于调控和非编码区排序的注 释，在这个研究中我们无法去包含这些，在与哺 乳类的逆基因显著的对比中，有很少最近的嵌合 逆基因，水稻逆基因不仅招募新奇的调整序列还 有新编码区域在杂合蛋白中占一个高比例。
在植物基因组中，嵌合基因起源于高频率 移位 (High Rate of Chimeric Gene Origination by Retroposition in Plant Genomes)
摘要
在哺乳动物的新种类及其他动物基因 组中，人们普遍发现逆转录转座发挥着 不可或缺的作用，尽管在玉米细胞基因 组中有大量的逆转录转座子和一个被报 道过的逆转录转座子聚合酶链反应机理 的长末端重复序列。 然而，逆基因组在植物中的缺乏导 致了，植物基因组很少通过逆转录转座 进化新基因复制品。
转座子是一个细胞 分子转录过程。其 中，转录的和加固 的mRNAs偶然的被 逆转录酶插入基因 组的新的位置形成 一个逆基因（图1）。
这种逆基因的最终往往是因为缺乏监管序 列变成非表达假基因。 然而，如果制动序列意外的补充了某些调 控的序列，调整的序列通过表达获得一个 新的功能，然后一个新的功能性逆基因产 生了。
功能逆基因 在植物中的稀缺
正常细胞 mRNA和整合功能
还原转座子 反转录低活跃度
这些观察结果已经指出了一个概念： 那就是后移位点可能在植物基因和基因组 的进化中扮演了一个无关紧要的角色 或许那就是为什么植物不得不走一条与动 物不同的进化路线的原因。
举个例子，一个将有可能插入其中的逆基 因序列。 将有可能产生一个基因区域，就像我们先 前在果蝇中观察到的，通过复原无关的高 比例嵌合基因靠近这个嵌入位点。
九个嵌合 逆基因 RT-PCR 的结果举 例
证据中这些独立的线暗示了在水稻中大部 分逆基因是功能性的。 因此，后移位点在塑造水稻基因组时扮演 一个出乎意料的重要角色。
嵌合基因的高比例
当为了高质量观察逆基因序列，通过手动 地调整逆基因和他们的亲本复本时，我们 观察到很多完整的逆基因已经丢失了他们 的起始密码子和/或终止密码子。 我们因此假设这些逆基因已经为转世为一 个新的嵌合基因结构筹集了附近的外显子 和调控的序列。
如果这个嵌合结构在这个单子 叶植物系中是保守的横穿于不 同品种间，难道这暗示着在禾 本科进化中获得了大量新型基 因功能？ 另一方面，我们也在怀疑是否 有一些稻的品种将会揭示一个 进行的逆基因起源的过程。
最后，我们提出了是否这些逆基因的运动 跟随着跟先前在果蝇和哺乳类中发现的一 样：一个由染色体位置定义的分布类型。
我们发现功向于避免着丝粒区域和后者无这样 偏差的分布。
嵌合基因的鉴定
我们注意到很多水稻逆基因失去原始的起 始或者终止密码子的一种或者两种都没有。 这暗示了结构跟随侧翼序列，很多逆基因 在它们后移到它们的新基因座之后已经形 成了新的嵌合基因，。
逆转座 在染色 体之间 的位置 效应
首先，我们研究染色体的逆基因和逆转录 假基因分配。
讨论
这个研究揭示了在水稻中有数量庞大逆基 因。 我们观察到逆转录转座子调停可能是一个 设计植物细胞的基因后移的机制。
这情况清楚的解释了在植物中一个细胞基 因后移机制的存在。 而且由此暗示了在逆基因和长末端重复序 列还原转座子之间的区别，就是嵌合逆基 因。 这样一个比较将为那些涉及逆基因起源的 机制提供依据。
Ks 嵌 合逆基 因的分 布 逆基因 尺寸为 0.07
基因运动以及逆转录转座模式
检测到的大量功能性逆基因和功能性的逆转录假 基因，允许我们去调查基因组的位点在决定逆基 因的固定上的影响。 一个后移事件有一个从亲本基因的位点到自带逆 基因着陆位点简单的明确的方向指示。 因为逆转录假基因发展位于中性，他们的分布大 多数可能代表突变的型，后移并可以因此与功能 性逆基因分布相比较去推断基因组的位点在判定 逆基因定位上的影响。
*Ka:ks 复古假基因和带有 以及不带有完整长 度的cDNA的完整 基因的分布 * Ka:Ks的比 率是在逆基因和它 的亲本序列之间， 尺寸是0.03
首先，这些逆基因有完整的开放解读码组。 第二，关于比较非同义替换和同义突变代替比例 我们使用一个进化的方法，研究的功能限制在逆 基因和他们的亲本复本间。 第三，与这些完整的逆基因的功能相一致，他们 中多于一半的已经被发现通过全长cDNA或ESTs 中的一个的支持，微阵列分析，我们的RT-PCR 实验（表1）在图4中，我们基于我们的RT-PCR 结果关于这些逆基因的表达举了几个例子。
我们也鉴定出了刚重组出来的嵌合基因，表明了 基因是通过转座子进行起源。最后我们观察到逆 转录转座遵循一个意想不到的空间模式，逆功能 基因组避免着丝点区域，而复古假基因组是随机 分布。 这些观察暗示了，逆转录转座是一个重要的机制， 控制水稻和其他草类物种的基因进化。 逆转录转座子：通过RNA中间物进行转座的可移 动基因元件。
我们进行和分析试验来验证这个假设。
除去这个898完整的逆基因，380个被预测 将会有嵌合蛋白编码序列（CDS）结构， 在这个数据设置，关于73（19.2%）逆基 因嵌合CDS结构将会被确定在公开的数据 库中通过不论是全长的cDNA还是EST序列。 为得到关于生育的预测嵌合逆基因表达证 据，我们使用了一个RT-PCR试验。由于录 用侧翼的顺序的不足，引物不能被设计为 59基因。
逆转录转座：RNA介导的转座。转座子RNA中间物转变成DNA拷贝，并 随后整合进入基因组的过程。 逆基因 (retrogene）： n. A DNA gene copied back from RNA by reverse transcription
嵌合基因 ： 通过重组由来源与功能不同的基因序列剪 接而形成的杂合基因。
这种嵌合结构可能偏向给予一个亲本基因 组所不具有的功能，因而经常导致适应性 进化。 新的功能性逆基因组已经在各种生物中被 报道了，特别是（古生）哺乳动物和果蝇 中。 然而逆转录转座也产生了大量的加工过的 假基因。发现它的空间分布和逆基因有关 系。
先前的研究已表明在植物和动物基因组中 有为数不少的存在较大的差异的后移序列。 最近一个关于拟南芥基因组的，鉴定出69 个逆序列，其中多于三分之一都是被发现 是假基因，而且剩余的功能也未知。
结果
在水稻基因组中 有丰富的 后移基因
后移基因的 高功能性
嵌合基因所占 比例很高
基因运动以及 逆转录转座模式
*在水稻基因 组中有丰富 的后移基因
后移基因的高功能性
除去1235基本逆基因，我们只鉴定了337 个加工过的假基因（27%），那包含着早 熟的停止密码子或是移码突变。（图2B） 这是在强烈对比和人类基因组，其中大部 分逆基因是被处理过的假基因，在水稻中， 通过跟踪3系证据我们测试了是否这剩余的 893（73%）逆基因是功能性的。
下面的标准设置用来定义标准逆基因： 1.最少有70%覆盖基因蛋白编码区 2.同源染色体必须无内含子 3.家族必须有同时多个外显子和单个外显 子的复本，可暗示发生的内含子减少事件。