rRNA序列二级结构可视化与其在植物鉴定中的应用研究开题报告

 2021-08-09 00:57:06

1. 研究目的与意义

DNA条形码(barcoding)技术在植物鉴定中,发挥着越来越重要的作用。DNA条形码是用一段标准的目标基因DNA序列对物种进行鉴定。通过进行DNA条形码序列筛选研究,ITS2(rRNAgene)在大于5万份植物样本和大于1万份动物样本中具有较强的鉴定能力。利用ITS2二级结构来鉴别植物物种,具有较高的应用价值。目前ITS2二级结构预测大部分处于二维结构的水平。本研究拟定通过构建ITS2二级结构的三维构象,用于找出不同植物物种,尤其是相近物种之间ITS2结构上的细微差异,为植物的鉴定提供新方法与思路。

2. 国内外研究现状分析

国内外很多研究者致力于二级结构的研究,不断有新的方法被研究出来用于RNA二级结构的预测。虽然一些区段的结构仍然不确定,但是随着工作的深入和细致,16SrRNA二级结构模型处于不断的完善之中,而随之带来的就是系统分类学的发展。现今,分类指标除了经典、化学、分子之外,还有酶切图谱、指纹图谱、随机扩增片段等,不过都有一定的缺陷,普遍存在的问题就是分类级别的局限性。一般一个分类指标只能适用于少数几个低级分类单位,不能对整个生物界做出总体上的系统分类分析。16SrRNA而集结后则突破了这个局限,一方面他在生物界广泛存在,并且并早已被证明是同源且保守的,非常适合作为系统分类学的研究工具;另一方面,核酸数据库日益庞大,测出的核酸碱基数呈指数增长,一如二级结构以后,同样的数据量能提供更多的系统发育信息,这将更加有利于系统分类学研究。

16SrRNA作为研究系统进化的生物大分子极受重视,是系统分类中必不可少的一个指标。然而,在进行系统发育分析时通常的序列联配方法有明显的局限性,即无法摆脱一级结构的束缚。20世纪80年代以来,一些研究者把目光投向了16SrRNA二级结构的分析研究,并且已经取得了相当不错的进展。研究表明,16SrRNA二级结构可能作为一个新的分类指标,成为系统分类的一个重要补充。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:通过构建ITS2二级结构的三维构象,用于找出不同植物物种,尤其是相近物种之间ITS2结构上的细微差异,为植物的鉴定提供新方法与思路。

计划:首先通过RNA结构预测软件构建ITS2二级结构,采用TurboPascal6.0程序设计语言构建RNA二级结构系统预测软件,所需信息为RNA一级结构和能量积分系统。可能用到的方法:碱基最大配对方法,Zuker极小化自由能方法,螺旋区最优堆积和所有可能组合方法与基于以及螺旋区的RNA二级结构绘图技术。

4. 研究创新点

一、在生物界广泛存在,并且并早已被证明是同源且保守的,非常适合作为系统分类学的研究工具;二、核酸数据库日益庞大,测出的核酸碱基数呈指数增长,一如二级结构以后,同样的数据量能提供更多的系统发育信息,这将更加有利于系统分类学研究

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