不同品种的杨树伸展蛋白的差异表达开题报告

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

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。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。在一级结构方面，伸展蛋白富含羟脯氨酸，蛋白质核心氨基酸组成中羟脯氨酸的含量一般为总氨基酸摩尔数的30%-40%，序列中含特征结构单位 ser-hyp-hyp-x-hyp- hyp, 其中x为非羟脯氨基酸多肽或单氨基酸, 或缺失氨基酸。圆二色性 ( cd)的研究表明, 伸展蛋白的二级结构呈多聚脯氨酸ii型构象。伸展蛋白的高级结构重点在于伸展蛋白的交联。stafstrom等在电镜下看到了多肽分子中的idt结，发现整个伸展蛋白都可形成 idt, 但分子间的idt比分子内的idt多得多，并证实结的分布与tyr- lys-tyr的分布相关。

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。

通过研究拟南芥，烟草、番茄、甜菜等植物的伸展蛋白结构，发现它是多基因族而不是由单个基因所编码的。可见，不同植物中的伸展蛋白基因各不相同, 同一种植物中存在多种不同的伸展蛋白, 不同的伸展蛋白在初级结构上又相互不同。现在, 虽然也有人认为伸展蛋白的多种 mrna可能是由单个基因编码、经过不同拼接方式产生的, 但伸展蛋白多基因族的观点已基本上得到了承认。

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