水稻半胱氨酸蛋白酶基因REP1在幼苗生长和耐盐性中的生理功能分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义：半胱氨酸蛋白酶是一类重要的蛋白酶家族，广泛参与植物的各种生理过程。

许多研究表明在环境胁迫如低温、干旱和盐胁迫条件下半胱氨酸蛋白酶 mrna 会累积 [1,2]。

而在植物某些涉及细胞程序化死亡的发育阶段中，半胱氨酸蛋白酶 mrna 含量也会增加，这说明半胱氨酸蛋白酶是一类与细胞凋亡相关的蛋白酶，并且它的活性位点都含有半胱氨酸残基[3]，在蛋白的降解和组织的细胞的程序性死亡过程中扮演着重要的角色。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标、内容和拟解决的关键问题 研究目标： 分析rep1基因的生物学特性，鉴定其在水稻生长发育和抗逆性中的生理功能。

研究内容： 1.对rep1基因进行表达量和组织定位分析，明确其表达的时空特异性。

2.rep1亚细胞定位分析，明确其在细胞内的分布。

3. 研究的方法与方案

（1）研究方法： 1.rep1基因表达模式分析（时期、组织等）克隆rep-1基因的启动子，构建gus报告基因融合表达载体，转化日本晴，获得的纯合转基因株系进行组织化学染色，分析根、茎、叶、幼穗、花瓣、雄蕊、柱头、种子等组织中rep1启动子的表达活性。

同时，利用real-time rt-pcr技术，对日本晴野生型不同生长发育时期各组织中rep1基因的表达进行定量分析。

两种方法结合，分析rep1基因表达的时空特异性。

4. 研究创新点

半胱氨酸蛋白酶家族广泛地参与了植物的生长发育，尤其是细胞内的蛋白质降解和生物体的程序性死亡等过程，但是大多数半胱氨酸蛋白酶在植物 PCD 过程中的机理仍然不是很清楚，主要是因为在植物体细胞组织中进行PCD 过程时，会有多个半胱氨酸蛋白酶基因同时进行表达，其它蛋白酶可以补充某些酶缺失所造成的缺陷，由于半胱氨酸蛋白酶中有这种功能冗余的存在，因此某些单个基因的功能将很难确定。

本实验通过基因敲除的方法验证一个基因的功能，尽量减少功能冗余对实验结果的影响。

5. 研究计划与进展

3月份 进行总 RNA 的提取、检测及浓度测定，构建遗传转化载体 4月份 进行序列分析，转化不育株的细胞学鉴定，组织原位杂交，GUS 染色分析 5月份 总结实验数据，进行结果分析