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李霞、王志娟赴香港参加“4th Plant Genomics and Gene Editing Congress”国际会议
时间:2017-05-18 发布者: 来源:

   2017年基因组和基因编辑大会亚洲区会议由Global Engage Ltd.主办,在香港召开。会议关注于测序技术和组学技术在基因组编辑、表观遗传学、表型组学、植物-微生物组和抗病研究中的应用。2017年基因组和基因编辑大会包括以下几项议题:测序、组学及基因编辑技术;植物基因组研究;生物信息学数据管理和分析及代谢和蛋白组学。来自中国、新加坡、泰国、马来西亚、南非、澳大利亚、菲利宾、日本和韩国等38位科学家做了报告。

   2000年模式植物拟南芥测序完成,在随后的十几年中对基因功能的解读使植物分子生物学得到快速发展。人们结合转基因和T-DNA插入突变体对基因的功能进行研究,解析在植物生长发育、激素信号转导和逆境胁迫适应等方面的分子机制。而随后,组学技术的发展使得人们能够在多个层次上对生命过程进行解读,以测序技术为基础的基因组和转录组在DNA和RNA水平上揭示生物的遗传基础,测序技术的发展使得测得的数据量越来越大,reads的长度也增加,使得对基因的拼接更加便利,也得到更多的关于基因表达、剪切本形式及非编码RNA等信息。这种各种生物资源和物种的测序得到大量的数据,对数据的分析使得人们能够挖掘优异的基因变异,这为分子育种提供了资源,是传统育种的补充,能加快高产优质耐逆新品种的培育,满足全球粮食需求。在本届基因组和基因编辑大会上,来自香港中文大学的Hon-Ming Lan就结合基因组测序和QTL mapping找到了野生大豆抗盐基因GmCHX1。他们对耐盐的野生豆C05进行测序,并和对盐敏感的品种C08进行杂交得到重组自交系,对自交系进行QTL定位,得到抗盐的QTL后,结合重测序发现GmCHX1基因在两个品种中有差异。而来自菲利宾国际水稻研究所的Nickolai Alexandrov通过对3000份水稻基因组进行测序得到了2亿个SNP,对这些SNP利用可以定位水稻优异性状。而对oil palm和cereal的基因组和转录组数据分析则可以寻找新的基因变异并且能够用于商业化生产。除了基因组和转录组,蛋白质组、代谢组及表观遗传学组也为人们在不同层次上解析生命活动。因此现在对生物领域的研究已经不再局限于一个基因及某一个生物学过程,而是组学背景下海量数据组成的网络,用于对植物活动进行更好的解析,并运用到作物育种上,更好满足全球粮食需求。

   以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术能够对基因组进行定点修饰。利用该技术,可以精确地定位到基因组的某一位点上,在该位点上进行剪断特异的DNA片段,并通过修复机制插入新的片段。这个过程模拟了基因的自然突变,又修改并编辑了原有的基因组,真正达到了“编辑基因”。目前获得突变体的常见方法是利用T-DNA或者转座子构建大规模的随机插入突变体库,或者通过物理或者化学的方法进行诱变,但是前者构建覆盖全基因组的饱和突变体库需要的工作量大且耗费的时间长,而后者得到突变体背景往往有多个位点的突变。而通过定点突变体的方法使目的基因完全失活,是一种最直接有效的研究特定基因功能的方法。2017年基因组和基因编辑大会上科学家也交流了使用CRISPR/Cas9进行基因编辑提高作物抗性的研究。比如来自中国的Kaijun Zhao通过CRISPR/Cas9对水稻稻瘟病感性基因OsERF922进行敲除,他们得到了50个T0代种子,测序发现21个单株表现出OsERF922上靶位点的缺失或者是插入,这种突变能遗传到下代。这些突变体对稻瘟病侵染不敏感,而其他的农艺性状和野生型没有差别。他们还同时在OsERF922基因的多个位点同时进行敲除,得到含有多个突变位点的突变体,证明CRISPR/Cas9编辑技术在水稻抵抗稻瘟病上是一项非常有用的技术。因为在CRISPR/Cas9创制的突变体中可以通过将突变位点和Cas9分离而去除选择标记,因此可以预见通过CRISPR/Cas9技术进行基因突变从而提高作物的抗性和产量及质量是今后分子育种的趋势。CRISPR/Cas9也逐渐成为实验室常用的对基因进行敲除的技术,我们实验室也在用CRISPR/Cas9进行基因功能研究,但是对不同实验材料其敲除的效率不同,而对大豆毛状根转化来说,由于进行的是瞬时转化,不能得到稳定遗传的转化苗,而对根瘤表型分析又需要一定数量的转化根,因此得到一定数量的转化根就变得更加重要,因此如何提高敲除效率是需要解决的一个问题。

  在基因组和基因编辑大会期间,跟香港科技大学的李凝教授就蛋白质组进行了交流和讨论。李凝教授认为蛋白质是基因功能的执行者,蛋白质组分析能鉴定新的信号组分、揭示蛋白质之间的相互作用,解析细胞信号传导的分子机制。李凝教授通过蛋白质组磷酸化分析鉴定了新的参与调节乙烯信号组分,并分析了这些组分在水分胁迫中的功能,揭示了乙烯调控的水分胁迫的机理。他尤其提到信号的传导是一个快速的过程,因此进行组学分析的时候应该在处理的早期取样进行分析,这样能够捕捉到细胞信号早期事件,同时为了保证样品之间的平行性和结果的稳定性,应该注意每次材料培养的条件和取样时间完全一致。他讲述了从建立蛋白质平台到得到专业同行认可的历程,在最艰苦的时候依靠勤奋和坚持解决技术问题,终于用蛋白质组的方法做出了很好的工作,获得同行认可。

  参加这次基因组和基因编辑大会学习了生物学的前沿知识,了解了当前的研究热点,开阔了研究视野,提高了业务水平,同时跟优秀的科学家建立了联系,达成了合作意向,促进以后研究工作的开展。

      

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