蜈蚣草磷酸盐转运蛋白的生物信息学分析与表达模式鉴定及PvPT3功能初步研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1 本课题的意义蜈蚣草是一种重金属砷的超积累植物，其地上部砷含量可达植物干重的2%，但其根系砷吸收的分子机理尚不明晰。

已有研究表明，五价砷是土壤中砷的主要存在形式，同时也是蜈蚣草所吸收砷的主要来源，砷酸盐的化学结构与磷酸盐相似，蜈蚣草极有可能通过磷酸盐转运蛋白吸收土壤中的五价砷。

本课题拟利用蜈蚣草转录组测序获得的mrna序列，通过同源基因序列比对整理分析蜈蚣草高亲和磷酸盐转运蛋白基因序列，并利用生物信息学软件和数据库对蜈蚣草高亲和磷酸盐转运蛋白基因家族成员的生物信息学特征进行分析；利用rt-pcr、荧光定量pcr手段，检测蜈蚣草高亲和磷酸盐转运蛋白基因在表达水平对砷、磷胁迫的响应。

2. 研究的基本内容和问题

1 研究目标（1）明确蜈蚣草磷酸盐转运蛋白基因家族中各成员的序列信息及其生物信息学特征；（2）明确蜈蚣草体内磷酸盐转运蛋白基因的时空表达模式和转录水平对砷、磷胁迫的响应。

2 研究内容（1）蜈蚣草中高亲和磷转运蛋白（PvPht1）的氨基酸结构域预测和基因进化分析（2）PvPht1家族成员在不同组织中及其对As(V)响应的时空表达模式（3）不同磷砷处理下蜈蚣草生物量及体内砷磷浓度的测定3 拟解决的关键问题（1）高质量蜈蚣草RNA的提取；（2）设计并验证具备高扩增效率且特异性好的PvPht1基因qRT-PCR引物的设计与验证。

3. 研究的方法与方案

研究方法（1）生物信息学分析方法 通过在1kp数据库和蜈蚣草转录组测序得到的mrna序列中检索比对，获得蜈蚣草中pht1的同源基因序列。

通过ncbi数据库比对，分析pvpht1基因的基本信息和关键蛋白结构域；使用dnaman分析软件对pvpht1家族不同成员氨基酸序列进行队列分析；使用meg4.0软件构建涵盖蜈蚣草、水稻、拟南芥等不同植物中pvpht1基因的进化树，并分析进化关系。

（2）蜈蚣草rna的提取及real-time qrt-pcr选取大小一致的生长状况良好的蜈蚣草孢子体幼苗（生长~90 天左右， 5-6 羽片）。

4. 研究创新点

特色或创新之处作为世界上首个被发现的砷超富集植物，蜈蚣草在土壤污染的植物修复上有巨大利用价值；另一方面，蜈蚣草因具有独特的砷富集机制，是研究植物砷吸收转运及代谢机制研究的理想材料。

但是由于受到基因组信息未测序、蜈蚣草转基因技术尚不成熟等条件限制，蜈蚣草砷富集机制的研究大多集中在植物生理层面。

近几年来，虽然已有一些蜈蚣草中的关键基因被研究报道，但蜈蚣草高效富集土壤中砷的分子生物学机制仍不明晰，尚有很多重要生理生化过程中的关键基因的功能有待深入研究。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展2017.01-2017.03通过大量阅读中文和外文相关领域的文献对国内外相关领域的研究进展进行全面的学习和了解，完成文献综述。

完成pvpht1-6的生物信息学分析。

2017.03-2017.04完成总rna提取、real time qrt-pcr 实验，鉴定pvpht1-6在表达水平响应砷、磷胁迫的表达模式。