1. 研究目的与意义
植物的线粒体电子传递机构具有一条抗氰途径（cyanide-resistant pathway）又称为交替途径（alternative pathway, ap）。这条途径在许多植物中可以进行，一些真菌、绿藻，和少数细菌中也可以进行，但绝大多数的动物体内不能进行。这条途径在植物的呼吸链（电子传递链）上，在泛醌处分叉，电子直接传递到交替氧化酶（alternative oxidase, aox），不需要跨膜就能将分子氧还原成水，因此这条途径比细胞色素途径少了两个atp的形成位点，故形成的atp少。如果要得到和呼吸链主链相同的atp，那就要消耗更多的底物，并加快呼吸作用，也会放出更多的热量。
有研究表明，在多种逆境条件下（伤害、低温、缺磷、化学处理等），以及发育与分化过程都会影响该基因的表达。当细胞色素氧化酶活性受到抑制时呼吸作用仍然进行，这是由于抗氰线粒体的电子传递途径中存在一条较短的电子传递支路。这一分支起始于泛醌辅酶q，经黄素蛋白至末端氧化酶，这个电子传递支路称为交替途径，末端氧化酶称为交替氧化酶。交替氧化酶对o2的亲和力很高。但相对细胞色素氧化酶来说，交替氧化酶对o2的亲和力稍低些。抗氰呼吸时很少或无氧化磷酸化作用。即主要是释放热量，而不是产生atp。这些热量对于促进一些植物的授粉作用有一定的生理意义。例如，许多沼泽地带植物如天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，通过抗氰呼吸放热，使花器官的温度大大高于环境温度，从而保证了花序的发育和授粉作用的进行。此外种子萌发初期的抗氰呼吸有促进萌发的作用。
由此可见深入研究该基因对于理解植物的生理学机制具有重要的价值，本研究根据已经报道的ataox1基因序列为基础，针对该基因对应的蛋白质结构，熟悉生物信息学基本研究方法与分析方法，对未知蛋白质序列是否和已知功能蛋白质的系列相似，来判断他们是否为同源性蛋白。蛋白质上的很多特性可以直接从氨基酸序列分析获得，如疏水性可以预测序列是否为跨膜螺旋。根据预测可以分析未知蛋白是否包含特定蛋白质家族或功能域或保守区段。有利于进一步认识蛋白质的功能，并分析蛋白亚细胞定位和蛋白质功能分类。开展生物信息学预测，为后续功能分析提供基础。
2. 研究内容和预期目标
本课题研究拟通过多种生物信息学分析软件，对前期所获得的ataox1基因序列及相对应的氨基酸序列的组成部分、结构特征和功能进行分析，以了解该基因所对应的肽段分子量，极性氨基酸含量（包括酸性氨基酸和碱性氨基酸百分比等），疏水性氨基酸比例，等电点等特征。通过分析ataox1同源基因保守区，与其他物种的同源基因序列在dnaman中进行聚类分析，构建进化树。预测和分析该蛋白质的结构域、模体位置、二硫键等，并进一步分析其可能存在的亚细胞定位。
（1）同源基因保守区和进化分析：通过多序比对研究一组相关的基因或蛋白质，推断和评估不同基因间的进化关系。通过系统进化分析推断出来的进化树来描述。
（2）极性氨基酸含量（包括酸性氨基酸和碱性氨基酸百分比等）：极性氨基酸是根据氨基酸在结构上的差别，于侧链基团r的不同，通常根据r基团的化学结构或性质，易于水分子形成氢键而具有极性。有甘氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。带电荷氨基酸是指其在生物ph环境中带有正电或负电性。带负电荷氨基酸是酸性氨基酸，有天冬氨酸和谷氨酸，碱性氨基酸有赖氨酸和精氨酸。
3. 研究的方法与步骤
3.1 实验材料
拟南芥ataox1基因片段
3.2 实验处理和方法
4. 参考文献
[1]史仁玖,殷玥,王忠,等.野生茄子(solanum torvum)抗黄萎病相关基因stove1的克隆与分析[j].植物生理学报, 2006, 42(4):638-642.
[2]程红梅,简桂良,倪万潮,等.转几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因提高棉花对枯萎病和黄萎病的抗性[j].中国农业科学, 2005, 38(6):1160-1166.
[3]张桂寅.棉花黄萎病抗性表现及其基因表达的研究[d].河北农业大学, 2005.
5. 计划与进度安排
（1）2022年12月10日至2022年12月21日：
与指导老师见面，确定论文选题；
（2）2022年12月24日至2022年3月1日（第1周前）：
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