水稻硫酸盐转运蛋白家族的序列分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

硫酸盐转运蛋白(sulfate transpter, SULTR)是指与硫酸盐吸收和转运有关的一类载体蛋白，在植物体内参与对硫的吸收、运输和分配，对维持硫稳态起重要作用(Smith FW, 2000)。1995年，Smith FW等人首次从柱花草（Stylosanthes hamata）中克隆到了3个硫酸盐转运蛋白的cDNA（SHST1，SHST2 和SHST3）(Smith FW, 1995)。迄今为止，在拟南芥、大麦(BellCI, 1995)、玉米(Bolchi A, 1999)、小麦(Accession NoAJ238244和AJ238245)、水稻(AF493790和AF493791)、番茄(Howarth JR, 2003)、萝卜(Wang ZW,2006)和马铃薯(AF309643)等多种植物中，均鉴定到多种类型硫酸盐转运蛋白。模式植物拟南芥中包含14个硫酸盐转运蛋白(Takahashi H, 1996; Takahashi H, 1997)，根据蛋白序列的一致性可以将这14个硫酸盐转运蛋白基因分为5个亚族(Hawkesfd,2003)。第一亚族包括三个成员：AtSultr1;1, AtSultr1;2和AtSultr1;3，第二亚族包括两个成员：AtSultr2;1和AtSultr2;2。其余的三个亚族分别是第三亚族（AtSultr3;1至AtSultr3;5）、第四亚族（AtSultr4;1和AtSultr4;2）以及第五亚族（AtSultr5;1和AtSultr5;2）。同源分析表明在其他物种如油菜、玉米和水稻中也分离到了相似的基因(Hopkins et al., 2004; Takahashi et al., 2006;Kalewska et al., 2007; KalewskaA et al., 2007)。拟南芥中，第一至第四亚族的成员在一个复杂的网络系统中相互作用，以维持硫酸盐的动态平衡，包括硫酸盐的吸收（AtSultr1;1和AtSultr1;2）(Takahashi et al., 2000; Vidmar et al., 2000;Shibagaki et al., 2002; Yoshimoto et al., 2002)，帮助硫酸盐向韧皮部的运输（AtSultr1;3）(Yoshimoto et al., 2003)，硫酸盐从根到茎的转移（AtSultr2;1和AtSultr3;5）(Kataoka et al., 2004b)，以及硫酸盐从液泡到细胞质的流动（AtSultr4;1和AtSultr4;2）(Kataoka et al., 2004a)。迄今为止，可将所有已研究的硫酸盐转运蛋白分为两大类：高亲和性硫转运蛋白( high-affinity sulfate transpters, HAST)和低亲和性硫转运蛋白( low-affinity sulfate transpters, LAST)，第一亚族和第二亚族分别是HAST与LAST(Smith et al., 1995;Takahashi et al., 1997; Vidmar et al., 2000; Yoshimoto et al., 2002)。最近的研究表明，第五亚族的成员AtSultr5;2，被重命名为MOT1，是一个高亲和性的钼酸盐转运体，对于植物从土壤中吸收微量的钼酸盐是必需的(Tomatsu et al., 2007; Baxter et al., 2008)。

目前关于SULTR的功能研究主要集中于拟南芥，而水稻中的功能尚不清楚。因此，本实验利用水稻SULTR基因家族的CDS序列和蛋白序列，形成保守结构域，研究水稻SULTR亚家族蛋白的结构和保守性。并与模式植物拟南芥及小麦、玉米、油菜等的SULTR基因家族相比，进行多序列比对和系统进化树的构建，研究水稻SULTR基因的功能分化和进化关系。同时利用公共数据库，整合水稻SULTR的组织表达部位，进而研究水稻SULTR基因家族的组织表达特性。

2. 研究的基本内容和问题

1. 研究的目标、内容和拟解决的关键问题

1.1 研究目标

（1）探究水稻与其他物种的sultr基因家族之间的进化关系；

3. 研究的方法与方案

2.研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

2.1 研究方法

（1）拟用构建系统进化树的方法，将水稻sultr基因家族与其他物种sultr基因家族的目的基因序列载入mega7.0软件中，使用clustalw进行多序列比对，将比对好的序列采用ml算法构建系统进化树，探究sultr基因家族在不同物种间的进化关系。

4. 研究创新点

3.特色或创新之处

首次研究水稻sultr基因家族的结构、保守性及组织表达特性。

5. 研究计划与进展

4.研究计划及预期进展

2020年4月-5月，分析水稻sultr基因家族的序列和表达谱数据，完成系统进化树的构建，跨膜蛋白个数预测，形成保守结构域，进行不同物种间的多序列比对，并分析水稻sultr基因的组织表达部位，根据获得的结果完成毕业论文的撰写。