CaMTA基因家族鉴定及其在葡萄芽休眠中的功能分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

植物的芽休眠是在应对季节性变化、极端气候等不利环境条件时，通过一系列生理生化调节避开逆境的自我保护措施^[1]。芽休眠的过程中，其内部变化涉及到水分代谢、能量代谢、活性氧代谢、激素代谢、钙离子信号转导等多种生理生化过程，同时芽休眠也受外部温度、光照等多种环境因素影响。在分子水平上，这些生理生化反应都由相应的基因调控，这说明了芽休眠是由多种因素、多个基因综合调控的生物进程。

钙调素结合转录因子（camta）是一类广泛存在于真核生物中结构保守的转录因子，近年来, 学者在植物camta功能的研究上取得了多项重要的进展。通过对番茄、拟南芥等植物生命各阶段基因表达量的研究，发现了camta基因家族调控生长素、乙烯和水杨酸等激素参与植物生理生化调节；通过对茶树冬季休眠期间的基因表达谱分析发现钙调蛋白结合蛋白表达上调，证明了钙离子信号途径与休眠活动的密切联系；在对cbf以及mads-box这两类已经被证明与休眠生理相关联的基因的研究中发现了camta的参与。^[2][3]这些研究表明了camta在植物的生长发育、防卫反应、通用胁迫反应、抗冻性、抗旱性和激素信号途径等方面发挥了的调控作用。

研究破眠剂单氰胺解除芽休眠时发现，单氰胺通过抑制抗氧化酶活性来诱导氧化应激反应，而氧化应激反应能够活化ca² 通道，诱导提高ca² 浓度，进而影响钙调素(cam)、钙离子结合蛋白(cbp)、钙离子依赖的蛋白激酶(cdpk)等下游受体^[4]。cam作为钙离子的受体蛋白自身没有酶的活性,但ca² /cam复合体可以通过调控下游多种靶蛋白的活性来调节一系列的细胞活动。camta基因家族是一类含有cam结合位点的转录因子，能与cam结合起到转录激活作用。这为研究分析camta基因家族在芽休眠中的功能提供了依据。

2. 研究的基本内容和问题

（1）研究目标

研究通过对多个物种中camta基因家族的鉴定和比较分析，结合分析葡萄camta基因在芽休眠中的表达谱变化，筛选出响应葡萄芽休眠变化的关键camta基因。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

采用多种基因搜索比对方法进行序列检索；采用定量分析、生物信息学等方法处理转录组数据，得出表达量变化特点与表达模式。

4. 研究创新点

对于葡萄芽休眠机制的研究，很多学者从不同层次、应用不同方法进行了大量的研究，但是筛选到的相关基因有限，而且究竟这些基因是如何相互作用来调控休眠的，目前尚未被研究清楚。CAMTA作为与CaM结合的一类重要的转录因子, 在植物逆境反应和生长发育中通过直接调控一些生长物质的表达和影响其他基因及其上下游物质表达间接调控这两种方式起到调节功能，与休眠机制联系紧密。目前大部分对休眠机制的研究从分子层面出发的并不多，运用组学研究方法和高通量技术来部分揭示CAMTA基因对葡萄芽休眠的调控过程是本研究的一大特色。

5. 研究计划与进展

2017年10月-2018年1月

对实验材料葡萄进行非生物胁迫（铜离子）处理，采集休眠期各阶段与非生物胁迫各阶段样本，提取总rna。

2018年3月-2018年4月