伸展蛋白在杨树品种中不同部位的表达式样开题报告

1. 研究目的与意义

目的：

伸展蛋白是植物细胞壁中的主要蛋白质成分,是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,它普遍存在于各种植物的细胞壁中。伸展蛋白与其它蛋白质相同，其生物合成也是从mrna的转录开始的，被转录的mrna在细胞质中再被翻译为富含脯氨酸的多肽。40多年来,关于伸展蛋白结构的研究已经获得了突破性的进展,对其功能的认识也比较深刻和全面。伸展蛋白的功能几乎涉及植物生长发育的各方面，包括花粉的识别与受精，细胞分裂与分化，细胞伸长的停止，衰老与脱落，生物与非生物胁迫反应等。伸展蛋白针对不同胁迫的生理反应，都与细胞壁结构功能相关。作为细胞壁形成必须蛋白，其表达量与细胞壁的伸展有明显的关系，可以增加细胞壁的机械强度。通过深入开展木本植物伸展蛋白研究，有望在提高木材的机械强度方面开拓一个新的领域。

目前在伸展蛋白的mrna的全序列研究发现，某些mrna可能在转录过程中有不同的剪接方式，该不同的剪接方式可能会导致其编码蛋白的不同功能。本实验拟通过杨树的不同品种来验证不同的剪接方式形成的mrna的表达量，判断其功能的差异。

2. 国内外研究现状分析

Lampon等(1960)在美国剑桥大学首次分离出细胞壁伸展蛋白。Yoshiba等在模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)基因组中，至少含有28个伸展蛋白类基因。Hirsinger等在1997年发现烟草（Nicotianatabacum）细胞壁中有5中典型Ser-(Hyp)4模体的伸展蛋白。Smith等在番茄中)中发现了Pl，P2，P3型等几种双子叶植物典型伸展蛋白，这几种伸展蛋白常被用作其他伸展蛋白对比的参照。Li等从甜菜中分离了一个split-block型伸展蛋白。近几十年来，其他双子叶草本植物，如矮牵牛、胡萝卜、大豆、菜豆、油菜等也开展了伸展蛋白研究，研究发现双子叶植物伸展蛋白有许多共性，如在双子叶植物中，都有Pl，P2，P3型3种伸展蛋白单体前体；另外，双子叶植物伸展蛋白都具有Ser-(Hyp)4模体。除外，单子叶植物玉米中也分离出了THPGP（富含苏氨酸和羟脯氨酸的糖蛋白)、HHRGP(富含组氨酸和羟脯氨酸的糖蛋白)及THRGP2(富含苏氨酸和羟脯氨酸的2类糖蛋白)等伸展蛋白，其中后2种伸展蛋白缺乏Ser-(Hyp)4模体。

在木本植物中，对花旗松(Pseudotsugamenziesii)伸展蛋白的研究较为深入。从花旗松组培中分离的细胞悬浮液，产生2种盐洗脱的HRGP，其中1个伸展蛋白单体(命名为SP2)，含有Ser-(Hyp)4模体。GarciaMas等(1992)从巴旦杏(Prunusamygdalus)中分离了1个伸展蛋白，含有典型的sPPPP，PYHYK模体。日本Sakuma等(1996；1997)从在玉米素处理下的欧洲黑杨(Populusnigra)细胞悬浮培养液中分离得到1个杨树伸展蛋白，共141个氨基酸残基(AccessionNo．BAAll854)，含有典型的Pro-Lys重复。

3. 研究的基本内容与计划

内容：

1、选取10-20个黑杨品种以备研究。

2、在已选的黑杨品种中选取发芽期（4月-5月）的叶片（叶柄至叶脉）、树干（接近顶芽的部位的维管形成层）和根尖组织。

4. 研究创新点

目前已开展的伸展蛋白研究主要以草本植物为主，木本植物中的研究则相对较少，虽然草本植物的研究结果对木本植物提供了有益的借鉴，但木本植物细胞壁有其特殊构造，要了解伸展蛋白对木本植物细胞壁形成和其在细胞壁结构中的作用，还必须以木本植物为材料开展研究。木本植物的模式物种杨树的全基因组序列已经完成测序，为在木本植物中深入开展伸展蛋白研究提供了良好的基础。通过深入开展木本植物伸展蛋白研究，有望在提高木材的机械强度方面开拓一个新的领域。