应用植物基因组学和生物技术——Applied Plant Genomics and Biotechnology
作 者：Palmiro Poltronieri, Yiguo Hong
出版社：Woodhead publishing
ISBN：978-0-08-100068-7
索书号：Q943.2/A652/2015/Y
藏书地点：武大外教中心
RNA 沉默是真核生物细胞内普遍保守的、发生在RNA 水平的、基于核酸序列同源性相互作用的一种调控机制。它的最显著特点是它是一个非细胞自发(non-cell-autonomous)的过程，局部诱导的沉默可通过沉默信号的运输引发系统获得性沉默(systemic acquired silencing, SAS)。双链RNA (double-stranded RNAs, dsRNAs)是RNA 沉默起始的关键因子，它首先被RNA 酶Ⅲ样的核酸酶Dicer 降解为21~22 核苷酸(nt)的单链小RNA (micro-RNA, miRNA)和3′端具有2 nt 突出的21~26 nt 的双链小干扰型RNA(small interfering RNA, siRNA)，然后这些小RNA 整合入RNA 诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)，随即指导RISC 对目标RNA 进行识别和切割，最终导致RISC 降解目标mRNA。RISC 主要由Argonaute(AGO)蛋白组成，而AGO 包括两个结构域，即3′具有2 个nt 突出识别袋的PAZ 结构域和能降解目标mRNA 的PIWI 结构域，Fagard 等发现拟南芥AGO 家族由10 个成员组成。现在普遍认为RNA沉默有2 类生物学效应，一类是由miRNA 介导的对内源mRNA
转录和翻译的调控，与生物的发育有关；另一类是siRNA 介导的对病毒、转基因等入侵核酸序列特异性的RNA 降解，起防御病毒侵染和监视外来核酸入侵的作用。
在病毒与寄主长期共进化过程中，为了对寄主进行成功侵染，大多数植物病毒编码了RNA沉默的病毒抑制子(suppressor)。Suppressor 有可能通过与长的dsRNA 结合抑制siRNA 的产生，与siRNA 结合阻碍siRNA 整合入RISC，与AGO1 作用干扰RISC降解同源mRNA，也有可能通过影响系统性沉默，影响DNA 的甲基化以及对miRNA 产生干扰作用等来抑制RNA 沉默的siRNA 途径和(或) miRNA 途径、战胜寄主RNA 沉默防御机制。广泛研究表明，植物的正义RNA 病毒、负义RNA 病毒、双链RNA 病毒以及单链DNA 病毒不但能够编码病毒抑制子，有的植物病毒还可通过编码多个不同的蛋白，从而含有多个病毒抑制子，如柑橘速衰病毒(citrus tristeza virus, CTV)编码的P20、P23 和外壳蛋白(CP)均可作为病毒抑制子，双生病毒(geminiviruses)编码的AC2、AC4 和βC1 也都可作为病毒抑制子。
植物激素是由植物自身代谢产生的一类有机物质，并从产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显生理效应的微量物质，也被称为植物天然激素或植物内源激素。植物激素是植物细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物生理反应的活性物质。在细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面，分别或相互协调地调控植物的生长发育与分化。植物自身产生的、运往其他部位后能调节植物生长发育的微量有机物质称为植物激素。人工合成的具有植物激素活性的物质称为植物生长调节剂。
植物激素主要分为：生长素(auxin)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(abscisic acid，ABA)、乙烯(ethylene，ETH)和油菜素甾醇(brassinosteroid，BR)。它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应却非常复杂、多样。例如从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别的决定、休眠和脱落等。所以，植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。
（1）生长素：生长素在低等和高等植物中普遍存在。生长素主要集中在幼嫩、正生长的部位，如禾谷类的胚芽鞘，它的产生具有"自促作用"，双子叶植物的茎顶端、幼叶、花粉和子房以及正在生长的果实、种子等;衰老器官中含量极少。低浓度的生长素有促进器官伸长的作用。生长素还能促进RNA和蛋白质的合成，促进细胞的分裂与分化。生长素具有两重性，不仅能促进植物生长，也能抑制植物生长。低浓度的生长素促进植物生长，过高浓度的生长素抑制植物生长。
（2）赤霉素：高等植物中的赤霉素主要存在于幼根、幼叶、幼嫩种子和果实等部位。后证明其中含有一种能诱导细胞分裂的成分，赤霉素在植物体内运输时无极性，通常由木质部向上运输，由韧皮部向下或双向运输。赤霉素最显著的效应是促进植物茎伸长。无合成赤霉素的遗传基因的矮生品种，用赤霉素处理可以明显地引起茎秆伸长。赤霉素也促进禾本科植物叶的伸长。在蔬菜生产上，常用赤霉素来提高茎叶用蔬菜的产量。
（3）细胞分裂素：高等植物细胞分裂素存在于植物的根、叶、种子、果实等部位。细胞分裂素还可促进芽的分化。在组织培养中当它们的含量大于生长素时，愈伤组织容易生芽;反之容易生根。可用于防止脱落、促进单性结实、疏花疏果、插条生根、防止马铃薯发芽等。
（4）脱落酸：脱落酸存在于植物的叶、休眠芽、成熟种子中。通常在衰老的器官或组织中的含量比在幼嫩部分中的多。脱落酸抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落。抑制种子萌发。抑制RNA和蛋白质的合成，从而抑制茎和侧芽生长，因此是一种生长抑制剂，有利于细胞体积增大。与赤霉素有拮抗作用。
（5）乙烯：乙烯广泛存在于植物的各种组织、器官中，是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的。合成部位：植物体各个部位。乙烯促进果实成熟，促进器官脱落和衰老。
转基因植物(Genetically modified plants)是拥有来自其他物种基因的植物。该基因变化过程可以来自不同物种之间的杂交，但今天该名词更多的特指那些在实验室里通过重组DNA技术人工插入其他物种基因以创造出拥有新特性的植物。转基因作物的种类主要有大豆、玉米、棉花和油菜，其性状主要是抗除草剂、抗虫、抗病等几类。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期或花期等提高其经济价值或观赏价值；作为某些蛋白质和次生代谢产物的生物反应器，进行大规模生产；研究基因在植物个体发育中，以及正常生理代谢过程中转基因植物的功能。
《应用植物基因组学和生物技术》一书回顾了后基因组时代的最新进展，讨论了不同品种如何应对非生物和生物胁迫，通过分析DNA甲基化状态，RNA沉默的应用和植物中的RNA干扰来研究表观遗传修饰和表观遗传生理学和实验性转基因植物，以及经过修饰以生产高价值药用蛋白质的植物。本书通过基于病毒的瞬时基因表达系统，诱导基因互补（VIGC），以及基于病毒的microRNA沉默诱导基因沉默（Sir VIGS，Mr VIGS），概述了RNA沉默和RNA干扰应用的研究进展。基于病毒的RNA迁移率测定；RNA的疫苗和病毒蛋白或RNA的表达，植物中的病毒样颗粒，病毒疫苗和治疗剂的潜力，以及探索植物作为有用产品和药物的生产。该书回顾和讨论植物功能基因组研究，讨论支持植物遗传改良和更耐生物和非生物胁迫的植物品种的技术，还分析了几种重要的作物，并提供了最新的研究方法。本书介绍了转基因当前状态，顺式发生植物和缺乏转基因元件的新植物产品，讨论了它们的调控以及在果树和长期树木中对病毒和疾病的抗性等所需性状的产生。其中几个章节涉及与植物改良相关的植物生理学方面：讨论了大麦中细胞分裂素代谢和激素信号传导途径; PARP结构域蛋白参与应激诱导的形态发生反应，NAD信号传导的调节和花青素的ROS依赖性合成。此外，还讨论了苹果过敏原异构体和不同种类的含量以及降低其存在的方法，水稻基因组学和农业特性，以及用于工程和改良水稻品种的生物技术。本书还涉及了油菜品种改良的遗传多样性，品质性状，遗传图谱，基因组选择和比较基因组学。对于番茄的研究，概述了开花所涉及的调控网络的知识，用于研究番茄全基因组DNA甲基化的方法等等。
《应用植物基因组学和生物技术》一书是由Woodhead publishing出版社于2015年出版，作者是Palmiro Poltronieri, Yiguo Hong。
《应用植物基因组学和生物技术》一书内容全面、系统，专业性强，此外，还具有以下的特点：
1、本书概述了应用植物生物技术领域的最新信息及研究进展，包括不同作物和待开发应用的例子，有助于读者全面了解植物生物技术相关知识。
2、本书回顾并讨论了植物功能基因组研究和该领域未来发展的方向，此外，本书还探索了植物遗传改良相关的新技术，为相关人员提供了研究思路。
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此外，最为一本应用植物基因组学和生物技术方面的专业书籍，《应用植物基因组学和生物技术》一书为相关人员提供了该领域未来发展的方向及研究思路，是一本非常值得推荐的书籍。
本书目录：
1.用于高价值治疗剂（麦芽糖酶，抗体和糖基化蛋白质）的分子培养的生物技术工厂和在意大利Syncura公司完成的实验工作
2.GrainLegumes：豆科功能基因组学和应用（普通豆，豌豆，蚕豆）
3.植物病毒及其在植物研究中的应用
4.植物中RNA沉默的病毒诱导和抑制
5.设计RNA沉默途径以改善植物抗性
6.激素与植物生长调节剂之间的相互作用：改善胁迫耐受性的机制和途径
7.谷类作物：从遗传多样性到增强途径和非生物胁迫耐受机制
8.顺式发生：遗传修饰方法和转基因生物的优势
9.植物生物修复和植物螯合过度表达植物
10.转基因树木
11.栗子种质改良，以提高抗寒和耐热性
12.桉树品种，优化纸浆用于纤维素工业