胚胎败育相关基因Cm2S基因的克隆及功能分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

植物胚胎正常发育是杂交育种获得种子的关键，是产生具有优良性状植株的前提。

菊花(chrysanthemum morifolium)原产我国，是我国十大名花、世界四大切花之一，品种繁多，有很高的观赏和经济价值，在花卉生产中占有十分重要的地位。

多数菊花品种的抗逆性较差，严重限制了其推广应用地域范围。

2. 研究的基本内容和问题

研究内容：本研究以转录组测序获得的参与菊花胚胎发育的关键转录因子菊花cm2s基因为研究对象，拟开展cm2s基本功能鉴定。

设计特异引物，并结合pcr技术，利用地被菊雨花落英的胚胎克隆cm2s基因的全长 cdna 序列，明确cm2s调控的下游基因网络，并阐释cm2s的翻译后调控机制，最终阐明cm2s参与菊花胚胎发育调控的分子机制，为菊花远缘杂交后胚胎发育的分子设计育种提供理论基础和优异基因储备。

研究目标：(1) 设计特异引物，结合pcr技术，利用地被菊雨花落英的胚胎完成cm2s基因的克隆。

3. 研究的方法与方案

研究方法：转录组测序筛选出与胚胎败育相关的基因cm2s，克隆获得cm2s基因的全长序列；构建cm2s基因的植物超表达载体与 rnai 载体，通过转基因获得cm2s超表达与 rnai 菊花株系；通过远缘杂交后不同时期统计正常与败育胚胎数量、形态等指标，明确cm2s基因对菊花胚胎发育的影响；通过对转基因植株进行胚胎发育表型鉴定，初步明确目的基因的功能。

技术路线：转录组测序筛选出与胚胎败育相关的基因cm2s-克隆获得cm2s基因的全长序列-构建超表达、功能沉默表达载体-获得转基因菊花及拟南芥-结实率统计、胚胎发育检测-初步明确cm2s基因的功能实验方案：（1）cm2s基因表达特性、亚细胞定位分析；（2）cm2s下游基因及转录调控机制研究；（3）cm2s在植物发育过程中的翻译后调控机制可行性分析：本项目研究思路是在前期大量研究工作基础上凝练而成，指导教师滕年军教授已经在植物胚胎败育方面做了多年的研究，对项目给予大力的指导和支持。

本研究内容是在菊花胚胎发育的细胞学、生殖生物学、蛋白质组学及转录组学的研究基础上进一步拓展与深入，而前期系统研究工作为本项目顺利开展奠定了良好基础。

4. 研究创新点

1. 本研究选题针对性强、科学价值高近年来，国内外在菊花育种方法上，采用了自然杂交、人工杂交、芽变选种、辐射诱变、基因工程等方法，其中杂交育种是使用最为普遍、最有成效的一种方法。

通过远缘杂交，将菊属及其近缘种属的优良性状转移到栽培菊花中，能培育出诸多高抗、高品质的菊花新品种。

尽管远缘杂交优势明显，利用一些菊属及近缘属植物改良栽培菊花已开展多年，但到目前为止，仍有大量的野生资源没有得到很好的开发和利用，事实上，远缘杂交后很多菊花胚胎不能正常发育为种子，出现胚胎败育，直接导致了杂交的失败，严重制约了远缘杂交的育种效率。

5. 研究计划与进展

2017．6-2017.12：完成cm2s基因的克隆，构建超表达、rnai 表达载体，并进行菊花遗传转化。

2018.1-2018.5：对转基因植株进行胚胎发育表型鉴定，初步明确目的基因的功能。

有时间和精力的情况下，对转基因及对照植株全转录本差异表达分析，筛选cm2s 下游候选基因；克隆候选基因及其启动子，采用生物信息学分析cm2s的结合元件，并进行体内体外验证；从而阐明cm2s调控菊花胚胎发育性状的下游基因网络。