白菜PHD-finger蛋白家族的全基因组分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

白菜原产于我国，是十字花科芸薹属叶用蔬菜。包括大白菜（brassicarapassp.pekinensis）和不结球白菜（brassicacampestrisssp.chinensismakino），南北各地均有栽培。不结球白菜，俗称青菜、小白菜、占长江中下游各大中城市蔬菜总复种面积的30%～40%（侯喜林等2013）。据考证，不结球白菜起源于中国长江下游太湖地区一带，目前已在中国及东南亚地区广泛栽培。同大白菜十九世纪传入日本、欧美各国。它白菜是人们生活中不可缺少的一种重要蔬菜，味道鲜美可口，营养丰富，素有菜中之王的美称，为广大群众所喜爱。由芸薹属（brassiceae）演变而来。以柔嫩的叶，叶球、莲座叶或花茎供食用。栽培面积和消费量在中国居各类蔬菜之首。白菜是芸薹属中二倍体植物，它的基因组属于a基因组，与拟南芥基因组分化后经历一次染色体三倍化形成。并且于2011年采用chiifu-401-42品种完成全基因组测序（wang等2011）。虽然拟南芥作为模式植物相关基因已经被研究，但是不同物种在复杂的环境中进行了漫长的选择进化过程，因此有针对性的研究不同物种的基因家族能更透彻的了解其特性，同时为具有经济和食用价值的作物的栽培和育种提供理论支持。基因剂量假说指出，某些基因，其代谢产物是剂量敏感的，并且与其他蛋白质在网络中具有相互作用，应被优先保留下来(thomas等2006；birchler和veitia2007)。由于白菜与拟南芥同属于十字花科植物并且具有共同祖先（akc，n=8），并且与拟南芥具有很好的共线性现象，因此为研究基因的复制和保留情况并且验证基因计量假说提供了很好的材料。

1白菜基因组研究进展

白菜（2n=20aa）属于芸薹属禹氏三角上6个具有重要经济价值的栽培种之一，其分布地域广阔，有多个亚种，形态多样性丰富，遗传基础较宽，可用于生产叶菜、植物油、芜菁块根、苔，也可作饲料。此外，它是重要的油料作物甘蓝型油菜（b.napus,2n=38,aacc）和芥菜（b.juncea,2n=36,aabb）的二倍体祖先亲本之一，为其贡献了a基因组。2011年中国农科院蔬菜花卉研究所王晓武老师报道了白菜样品chiifu-401-42的基因组草图的注释和分析（wang等2011）。在其中发现了41174个编码蛋白的基因，并且其基因组经历了三倍化事件（图2）。但是基因组三倍化过程中基因丢失片段的程度不同，三份中有一份保持着与祖先的大部分基因片段相同。在基因组中基因家族中基因数量的差异可能会导致芸薹属在形态上的显著差异。此外本课题组对102份不结球白菜进行了基因组重测序，建立了不结球白菜全基因组数据库。白菜基因组为研究基因组多倍化的进化和芸薹属油料作物和蔬菜作物的遗传改良提供了重要的资源。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

（1）白菜中phd-finger蛋白序列数据获得

（2）结构域序列分析及进化树构建

3. 研究的方法与方案

研究方法和手段：

（1）基于结构域特点获得白菜中phd-finger基因

从smart数据库(smart.embl-heidelberg.de)中搜索获得拟南芥中非冗余的所有可能的phd-finger结构域序列，利用pfam结构域分析工具对得到的这些phd结构域序列进行进一步鉴定之后在白菜基因组中筛选获得最终的phd-finger结构域序列。

4. 研究创新点

本研究不仅从基因组的层面发掘数据，也包括了基因的表达数据，如、白菜转录组数据，这使得不仅能得到PHD-finger相关基因在不同物种中序列水平上的差异还能得到其表达水平的差异，为PHD-finger的研究从模式植物拟南芥到经济作物白菜的提供了一个全面的认知。

5. 研究计划与进展

2016.03-2016.04相关文献的查阅。数据库数据挖掘和分析实验技术的学习。找到phd-finger相关基因。比对拟南芥，大白菜以及小白菜数据库序列得到全部序列。

2016.04-2016.06分析phd-finger白菜中的表达模式。总结phd-finger的结构特点和表达情况，整理数据，撰写论文。

预期结果：