荷花NnACS基因的克隆、表达分析及过表达载体的构建开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1)乙烯的生物合成

大量实验资料已经表明：在植物体内生成乙烯的最主要途径是蛋氨酸途径^[1]。蛋氨酸是所有高等植物中乙烯生物合成的前体。几乎所有的植物组织都能产生乙烯，但大多数情况下浓度都很低。yang和hoffman（1984）通过一系列精巧的实验阐明了乙烯的合成途径（bleecker and kende，2000）^[2]。甲硫氨酸在三磷酸腺苷作用以及s-腺苷甲硫氨酸合成酶（sams）催化之下转变成s-腺苷甲硫氨酸（sam）。然后sam在acc合成酶（acs）的作用下分解成5-甲硫腺苷酸（mta）和1-氨基-环丙烷基羧酸（acc）。acc合成酶是整个乙烯生物合成途径中的关键酶和限速酶。acc在acc氧化酶（aco）的作用下生成乙烯，mta通过甲硫氨酸循环变回甲硫氨酸(图1)。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：丰富和完善荷花耐镉性理论，为将其应用于镉污染水体的植物修复提供重要科学依据。为未来利用分子生物学手段对荷花进行基因改造，创造具有自主知识产权的优良耐镉品种奠定理论基础。

研究内容：基于最近中国科学院武汉植物园与美国、澳大利亚科学家合作完成了中国古代莲基因组测序结果，对荷花乙烯生物合成相关基因acs进行克隆,并构建过表达载体，通过农杆菌介导法转入本氏烟，验证其功能，进而明确荷花乙烯生物合成途径中参与调控镉胁迫的关键因子。

拟解决的关键问题为将荷花应用于镉污染水体的植物修复提供重要科学依据以及丰富和完善荷花耐镉性理论是我们拟解决的关键问题。

3. 研究的方法与方案

研究方法

1、总rna的提取

2、cdna合成

4. 研究创新点

对于乙烯生物合成途径在调控抗氧化系统中的作用研究仅局限于拟南芥等模式植物的少数乙烯相关基因中。荷花作为我国重要的水生植物，具有修复重金属污染水体的潜能，国内外针对荷花重金属耐性的研究仅停留在响应重金属胁迫中的生理生化变化水平上，迄今为止，关于乙烯合成相关基因在荷花等水生植物响应重金属胁迫中的作用及调节机理研究尚未见报道。

5. 研究计划与进展

研究计划

1、2016.04-2016.06，与老师积极沟通，确定实验具体做什么，采集样品，处理，并通过各种途径补充与本项目相关的知识。

2、 2016.07-2017.04，实验开展，对荷花乙烯生物合成相关基因acs进行克隆，并构建过表达载体，通过农杆菌介导法转入本氏烟，验证其功能，进而明确荷花乙烯生物合成途径中参与调控镉胁迫的关键因子。