鹅掌楸脱水素基因克隆及生物信息学分析开题报告

1. 研究目的与意义

脱水素（dehydrin), 是第2组胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis protein abundant，LEA蛋白)。由于脱水素参与细胞的渗透调节过程，具有防冻剂活性作用，可以保护生物膜，结合金属离子，还具有抗氧化活性，因此对脱水素基因可以提高植物在抗寒、抗旱、抗盐渍等方面的适应性。适应性对于植物的生存、生长具有重要作用。研究脱水素基因结构、进化规律及其进化历史重建可以对该基因家族有更深入的认识，另外可以指导其在进化方面的研究工作。有研究表明过量表达脱水素基因可增强拟南芥的低温抗性，提高抗寒力。利用现代基因工程技术，将脱水素用于抗逆品种的筛选和培育，提高植物对逆境的耐受力，减少非生物逆境和生物逆境对农业的影响具有广阔的前景。

本课题研究脱水素的相关基因并对其进行序列分析，从而为北美鹅掌楸的抗寒、抗旱、抗盐渍等的进一步分析奠定基础，提高植物对逆境的适应力。为鹅掌楸抗逆新品种的选育和改良提供依据，对研究北美鹅掌楸在干旱地区栽植成功及推广也有着重要意义。

2. 国内外研究现状分析

国内外研究现状

脱水素（dehydrins，dhns）属于胚胎发育晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins，lea），是一种亲水性蛋白，属于 lea 蛋白的第二家族（chen et al.，2012）。

脱水素的分子量为 9 ～ 200 kda，由约 82 ～ 575个氨基酸组成。脱水素含有大量的极性氨基酸，缺乏非极性疏水氨基酸，因而具有高度的亲水性。脱水素的一个重要结构特征是具有 3 个保守区域:k、s 和 y 片段。k 片段由 15 个氨基酸( ekkgimd-kikeklpg) 组成，富含赖氨酸。k 片段一般位于蛋白序列的 c 端，可以形成双亲水 α － 螺旋，这是其亲水性的重要结构基础。s 片段是由一系列丝氨酸残基组成，有证据表明 s 片段的磷酸化可以使脱水素在信号肽的引导下进入细胞核。y 片段保守序列为( t/v) d( e/q) ygnp，位于脱水蛋白的 n 末端，y 片段与一些细菌和植物分子伴侣的核酸结合位点有同源性。另外，脱水素还有一些保守性稍差的富含极性氨基酸的 Φ 片段和一个类似核定位( nls) 信号的序列。根据 k、s 和 y 片段的有无及数量，可将植物脱水素基因家族分为 5 个亚族:kn、skn、ynskn、ynkn 和 kns。

3. 研究的基本内容与计划

三．研究内容

结合相关文献，从genbank数据库中找到已确定的拟南芥中脱水素基因编码的蛋白质序列，通过比对后找到他们的保守片段，以该保守区域为目标序列在较基因组网站上找到具有代表性的9（莱茵衣藻、小立碗藓、江南卷柏、火炬松、水稻、玉米、小麦、拟南芥、苹果等）种植物基因组数据库，利用blastp程序进行全面的比对和筛查。blastp的阈值设为1e-5。将获得的序列与不同植物相应的est表达序列及转录组中编码信息进行比对, 并结合脱水素的结构域进行同步筛查, 最后去除非全长的短片段以及相同基因的冗余序列, 保留完整且具有表达信息的基因序列用于下一步分析。从鹅掌楸est数据库中寻找具有相关功能的序列，利用oligo7设计特异性引物，采用rt-pcr和race 技术，得到从鹅掌楸中克隆得到脱水素基因的全长，并进行生物信息学分析。

四．研究计划

4. 研究创新点

本研究克隆鹅掌楸脱水素ltdhn基因，并对其氨基酸序列及蛋白质结构进行预测，期望为ltdhn基因的功能验证提供一定的基础。