小分子RNA是一类长约20～30个核苷酸的非编码RNA分子,其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多,而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。本文在简要介绍目前已知植物小分子RNA的类型及特点的基础上,综合阐述近年来利用高通量测序技术克隆和分析植物小分子RNA的研究成果,以期反映当前植物小分子RNA的基因组分布规律、功能和进化等方面的最新研究进展。

动物基因组学研究是进行动物遗传资源保护和利用以及分子育种的一项重要基础工作，高通量测序技术的出现为动物基因组学研究带来了革命性飞跃。文章对基于高通量测序技术的动物基因组从头测序、重测序、简化基因组测序等基因组学研究进行了综述，总结了相关的生物信息分析内容，并对不同分析工具及方法进行了比较分析。最后，讨论了当前高通量测序技术存在的问题，对该技术未来发展方向进行了展望。

以毛竹叶片为材料,采用小RNA高通量测序结合生物信息学对小RNA数据库进行组装,进一步分析了毛竹中存在的病毒和类病毒,并采用RT-PCR和RACE进行验证。结果表明:在竹子样品中存在水稻东格鲁病毒(RTBV),覆盖率达到91.0%。在毛竹样品中扩增得到1 992 bp RTBV病毒类似序列,占其基因组的24.9%。RTBV病毒在多个毛竹样品中存在且不存在多态性。RTBV病毒可能是一个古老的植物病毒,在进化过程中禾本科植物将其序列整合到基因组中来防御RTBV病毒的浸染。

论述了小分子病毒抑制物的结构及对病毒的抑制机理 ,讨论了植物病毒抑制剂研究中存在的问题及研究前景

[目的]探讨RAD-seq技术在中国杜鹃花复杂类群分类与物种界定方面的优势。[方法]本研究对杜鹃花属85个种进行了RAD-seq测序,评估了数据的基本特征;同时,以马缨杜鹃基因组作为参考,获得高质量SNP位点,并进一步通过ADMIXTURE、PCA、GCTA及FastTree软件对其进行基因分型、聚类与系统树构建。[结果]本研究中85份材料比对至马缨杜鹃的平均比对率87.52%,在参考基因组上的平均覆盖度为5.21%,最终获得了620 371个SNP位点。基于PCA、Structure聚类及系统发育树的分析结果,本研究支持目前在亚属水平(杜鹃亚属、常绿杜鹃亚属、马银花亚属、羊踯躅亚属、映山红亚属和长蕊杜鹃亚属)的形态学分类处理,并突出了鳞片在杜鹃属植物分类中的重要作用。[结论]RAD-seq数据产生的大量SNP位点可区分杜鹃花亚属和组内的大部分物种,说明其在复杂类群分类与物种界定方面具有可行性。

［目的］采用高通量测序技术ＩｌｌｕｍＩｎａ ｍＩ Ｓｅｑ２５０获得蕨类植物芒萁的孢子体转录组数据，以期为芒萁的生长、发育、代谢调控、微进化机制分析等提供重要的分子信息。［方法］应用生物信息学方法对测序获得的大量单基因簇（ｕｎＩｇｅｎｅ）进行基因功能注释、代谢途径及微卫星分析等。［结果］本研究共获得１８ ４６３ ２９６条序列读取片段（ｒｅａｄＳ），总碱基数为４．６２ｇｂｐ序列信息，经序列组装最终得到６３ １６９个ｕｎＩｇｅｎｅ，平均单条ｕｎＩｇｅｎｅ长度为８６３ ｂｐ，ｎ５０为１ ５８７ ｂｐ，其中分布在２００ ５００ ｂｐ长度区间ｕｎＩｇｅｎｅ占总数的５５．４％。数据库中的序列同源性比较表明，．．．

单染色体识别为植物遗传学、生物多样性和进化研究的重要方向,也是大型基因组多倍体植物研究的难题之一。文章综述了单拷贝序列染色体涂染(single-copy sequence based chromosome painting)和寡核苷酸荧光原位杂交(oligonucleotide-FISH,Oligo-FISH)技术合成新型探针池的方法,总结其在比较基因组学研究中的应用案例,提出开发近缘物种通用寡核苷酸探针库的研究趋势,并对植物染色体分子核型技术在植物系统发育重建和植物育种中的应用进行了展望。

植物花器官的发育是由器官特异性基因决定的,这些基因包括ABC模型的A、B、C功能基因,同时还有决定胚珠发育的D功能基因和E功能基因。这些基因的精确表达需要花分生组织特异性基因的激活和多个正负调节因子的调控。在花器官发育过程中,基因存在着复杂的遗传网络调控系统,就此提出了各种调控模型。文章就花发育分子模型的发展和完善、不同模型之间的相互关系以及调控基因之间的相互作用等方面,对植物花器官发育的最新研究进展进行了综述,同时对植物花器官发育机理研究的理论价值和应用前景进行了展望。

为了快速鉴定目标性状遗传位点,开发与性状连锁的分子标记,用于剔除高世代选育株行中不利性状,从而加速育种进程。以大豆MS轮回群体中发生花色分离的F_6株行为研究材料,利用其衍生的F_(6∶7)中20个紫花和17个白花纯合家系分别构建2个DNA混池,通过高通量重测序技术获得变异信息,明确SNP富集区,并在SNP富集区内开发分子标记对目标性状进行连锁分析。结果显示,在2个DNA混池间发现329 992个SNP位点,表明混池间的遗传背景已经非常相似,但未发现明显SNP富集区,表明可能存在较多假阳性位点;进一步对高质量(Quality>100)的SNP变异位点进行筛选,并去除杂合SNP位点,最终获得3 371个可信位点。其中,位于13号染色上的SNP变异有700个(占比20.77%),并在20～30 Mb的物理区间形成一个最大的SNP富集区,推测调控花色的W1位点可能位于此区间内。利用该区间内SNP信息开发出dCAPS-1、dCAPS-2分子标记,连锁分析结果显示其与W1位点紧密连锁(W1-(0.4 cM)-dCAPS-1-(2.3 cM)-dCAPS-2),表明W1位点位于SNP富集区内。综上所述,通过构建高世代株行的分离群体混池,利用高通量测序方法可以快速定位控制目标性状的遗传位点,且开发的dCAPS标记可以有效剔除不利性状,从而加速遗传育种进程。

植物RNA病毒群体的快速演化是其流行成灾的一个重要原因,研究其遗传演化机制对制定病害防治策略具有重要指导意义。目前,已研究证明植物RNA病毒可通过高频突变保持一个动态的遗传变异群体(准种),也可通过基因重组产生新的变异类型。高度变异的病毒群体在进行细胞间运动、组织间系统侵染及植株间水平传播等过程中均会遭遇遗传瓶颈而使群体数量大幅度减少。此时,自然选择或遗传漂变会发挥对群体中不同变异基因型进行筛选的作用。另外,基因漂移也是影响病毒群体遗传结构的一个重要因素。

为促进植物环状RNA(Circular RNAs)的研究进程,利用文献综述法检索近三年(2018—2020)发表的环状RNA文献,从功能发挥、研究手段及应用前景等方面分别对动物和植物环状RNA的研究进展进行整理讨论。结果表明:环状RNA可作为竞争性内源RNA与microRNAs(MiRNAs)特异性结合,间接调控蛋白表达水平。其还可调节来源基因的转录效率、滚环式翻译多肽及作为蛋白支架调控细胞进程。截止目前,临床有关环状RNA的研究最为深入;经过潜在诊断、预断和治疗方法评估后,环状RNA有望成为诊疗疾病的生物标志物。而植物环状RNA在不同生长发育阶段、激素刺激及逆境胁迫等条件下也展现出丰富的差异表达模式,初步体现其功能的多样性。但与动物环状RNA的研究深度相比,植物环状RNA研究还处于兴起阶段,与植物环状RNA相关的数据库和分析工具还有待开发。综上,本文重点评述动植物体内不同类型环状RNA在生成机制、剪切识别位点、功能发挥及应用潜力上的特异性和同源性,讨论动植物环状RNA研究存在的主要问题并对深入开展植物环状RNA研究进行展望。

在真核生物中,RNA结合蛋白(RBPs)是一类重要的转录后调控因子,通过与RNA结合形成核糖核蛋白复合物来调节真核生物细胞的RNA代谢过程,包括RNA的转移、修饰、翻译及降解。RNA结合蛋白广泛存在于动物、植物以及微生物中,约占真核生物基因编码蛋白的2%—8%。近年来,对RNA结合蛋白的研究已成为备受关注的热点。RNA结合蛋白与人类健康密切相关,许多RNA结合蛋白的突变都会导致人类疾病。RNA结合蛋白(尤其是三角状五肽重复区蛋白)不仅在植物中大量存在,而且作为重要的调控因子在RNA代谢、生长发育以及应激反应过程中发挥重要作用,这已引起人们的广泛关注。相对于动物RNA结合蛋白的大量研究,植物RNA结合蛋白的功能研究还相对较少。文中详细总结了近几年植物RNA结合蛋白的功能研究、作用机制以及同其他RNA结合蛋白之间的相互关系,并在此基础上重点阐述了5类RNA结合蛋白家族在植物中的功能研究进展,包括富含丝氨酸-精氨酸的RNA结合蛋白(SR蛋白)、富含甘氨酸的RNA结合蛋白(GR-RBPs)、三角状五肽重复区蛋白(PPR蛋白)、DEAD-box RNA解旋酶(DEAD-box RHs)以及RNA分子伴侣。主要在拟南芥、水稻和小麦等模式植物或经济作物中对上述5类植物RNA结合蛋白的功能基因进行介绍,总结每类RBPs在植物的RNA代谢、生长发育以及逆境胁迫响应过程中的重要作用,从而为基础研究和农业生产实践提供了重要的理论依据。在这5类RBPs中,SR蛋白主要作为重要的选择性剪接因子参与RNA代谢,从而在植物的生长发育和胁迫响应中发挥关键的调节作用;许多GR-RBPs家族成员具有功能多样性,一方面可能通过介导植物激素信号通路来调节植物的胁迫耐受性和各种生长发育过程;另一方面作为RNA分子伴侣参与RNA折叠反应并因此在低温和干旱等非生物胁迫响应过程中发挥关键作用。PPR蛋白主要参与线粒体和叶绿体的RNA代谢,调节植物的胁迫响应和生长发育过程;DEAD-box RHs作为细胞核和细胞器重要的RNA剪接因子,在植物生长发育以及非生物胁迫响应中发挥多种功能;作为非特异性RNA结合蛋白的RNA分子伴侣,通过参与RNA折叠反应而维持RNA分子的正常功能。此外,前4类RNA结合蛋白中有许多RBPs具有RNA分子伴侣活性,这使得同一蛋白可能具有功能多样性,从而赋予植物在逆境下具有较强的胁迫耐受性。

植物中依赖RNA的RNA聚合酶(RDRs)是个大家族,而RNA依赖的RNA聚合酶6(RDR6)是其中的一份子,它能通过基因沉默途径参与植物的生长发育,抗病性等多种生物学过程,对RDR6的结构特点、生物学功能以及作用机制作一介绍,以期为RDR6的进一步研究奠定基础。

阐述了水分利用效率概念和测定方法的发展、水分利用效率的时间和空间变化规律、不同生活型植物的水分利用效率与水分利用效率的外在和内在影响因子、水分利用效率的遗传背景分析、水分利用效率和抗旱性关系及提高水分利用效率的措施,最后分析了今后水分利用效率的研究趋势。

以养殖的铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为研究对象，采用镜检和高通量测序技术分析其胃含物情况。结果显示：铜锈环棱螺的摄食率为86.87%,其胃含物以浮游植物和碎屑为主，其中胃内主要的食物成分是小球藻(Chlorella)和裸藻(Euglena),后肠中则以隐藻和颤藻为主；铜锈环棱螺胃内微生物菌群主要由变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门等23门和盐单胞菌属(Halomonas)、乳球菌属(Lactococcus)、肉杆菌属(Carnobacterium)等88属组成，其中真菌类群主要由子囊菌门、担子菌门等5门和马拉色氏霉菌属(Malassezia)、曲霉菌属(Aspergillus)、被孢霉属(Mortierella)等50属组成。研究结果可为铜锈环棱螺饵料生物学和生态食物网研究提供基础资料，为开展其人工养殖提供基础生物学基础。