杂交鹅掌楸PIN基因的功能研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：通过本研究，了解杂交鹅掌楸PIN基因的功能，推测其在生长素运输的作用。

研究意义：生长素是植物体内最重要的激素，在植物的生长发育中起着重要作用，但对于木本植物中生长素的作用研究还不够深入，特别是生长素的运输对于发育的调控机制还不够清楚。PIN基因是负责生长素极性运输的蛋白，了解PIN蛋白的功能，有助于深入了解生长素的作用机制。

2. 国内外研究现状分析

基因功能的研究从分子-细胞-个体三个层次研究，思路主要包括:1、生物信息学分析该基因的结构和功能；2、基因的亚细胞定位和时空表达谱；3、基因在转录水平的调控，寻找该基因的转录调控蛋白；4、细胞生化水平的功能研究，寻找蛋白与蛋白作用复合体；5、在细胞和个体水平进行该基因的敲除或过表达，从表型分析该基因的功能。基因功能鉴定的手段现在普遍采用反向遗传学的手段，包括突变体鉴定反向抑制和共抑制、RNAi以及超量表达。目前，大规模、高通量分析基因功能借助表达序列标签(expressed sequence tag，EST)法、基因表达系列分析(serial analysis of gene expression，SAGE)法、蛋白质组学分析方法、反向遗传学技术、生物信息学技术以及微阵列或DNA芯片技术、基因敲除和转基因技术等方法来实现，通过这些方法将有可能在短时间内获得大量与基因功能相关的信息。

根据生长素极性运输的化学渗透假说，生长素只有通过位于细胞基部的特定载体蛋白才能输出。1998年,Galweiler 等用转座子标签的方法克隆到了拟南芥PIN1基因( At PIN1) ，该基因编码一个由622 氨基酸组成的蛋白质(At PIN1) ,由12 个跨膜转运蛋白组成。序列分析表明其与真核和原核生物的转运蛋白同源，这说明At PIN1 蛋白可能就是一种生长素输出载体。随后, 另外一个PIN1的同源基因, EIR1/PIN2/ AGR2 被几个实验室通过不同的突变体分别独立鉴定出来的，并推测其编码生长素输出载体（Chenr et al.;Luschnigc et al.;Mullera et al.;Utsunok et al.1998）。

3. 研究的基本内容与计划

1、方案制定：利用实验室克隆并构建的木本植物表达PIN基因表达载体，遗传转化拟南芥COL生态型植株，对转基因植株进行表型观察，对转基因植株喷施生长素IAA及生长素抑制剂NPA，观测植株表型变化，比较萌发情况、株高、叶片、茎段、开花、花的结构、胚胎结构等，并对相关数据进行统计分析。 2、实验数据收集与处理：观测植株表型变化，比较萌发情况、株高、叶片、茎段、开花、花的结构、胚胎结构等，并对相关数据利用EXCEL或SPSS软件进行统计分析，并利用照片等对表型进行记录。 3、结果分析：对采集和处理后的数据进行深入分析，推测杂交鹅掌楸来源PIN基因的功能。 4、结论：经过深入分析，确定杂交鹅掌楸来源的PIN基因是否在生长素运输中发挥作用。

4. 研究创新点

本研究项目通过对杂交鹅掌楸PIN基因的功能研究，了解PIN蛋白的功能，从而有助于对生长素的作用机制的深入了解，可促进杂交鹅掌楸这一珍贵树种的遗传工程改良，无论在基础理论上还是在实际应用上都具有重要的意义。