草莓中细胞分裂素合成基因IPT的鉴定开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

细胞分裂素在调节植物生长发育过程中起着重要作用，如促进细胞分裂、芽分生组织的生长、形成次生代谢组织、延缓叶 片衰老、抑制根的生长和分枝、在种子萌发和逆境应答中起重要的作用。自从20世纪60年代初期首次分离获得天然细胞分裂素反式-玉米素（t-z）以来，已经知道植物 体内存在多种形态的细胞分裂素[1]。天然细胞分裂素n6-取代基腺嘌呤衍生物一般包含一个类异戊二烯 基或芳香环衍生物侧链。现在，已研究了几种与细胞分裂素生物合成有关的酶的特性，有些还被纯化 并克隆得到了相应的基因[2]。编码细胞分裂素生物合成限速步骤合成酶异戊烯基转移酶（isopentenyl-transferases）的基因首 先在根癌农杆菌（agrobacterium tumefaciens）中得到鉴定，命名为tmr，后来称为ipt。对细胞分裂素的研究对于提升草莓品质有着重大意义，从而对ipt的研究与鉴定就显得尤为重要。

takei（2001）[3]和 kakimoto（2001）[5]研究小组从拟南芥基因组测序中鉴定出 9 个 ipt 同系物（ipt- homologs），命名为 atipt1~atipt9[8]。系统进化分析法表明，atipt2 和 atipt9 编码推定 trna- 异戊烯基转移酶（putative trna- ipt），而其它 7 个 atipts（atipt1，atipt3，atipt4， atipt5， atipt6， atipt7和 atipt8） 形成了更接近细菌 ipt 基因的不同进化枝[9]。trna- 异戊烯基转移酶（trna- ipt）参与拟南 芥顺式玉米素的构型[4]。除atipt2，其它 7 个基因 在大肠杆菌中的表达可导致细胞分裂素异戊烯基腺 嘌呤（ip）和玉米素的分泌，表明这 7 个基因能编码 细胞分裂素的生物合成酶[5]。

由于ipt即使是低水平表达也会导致植物表型反常变化，因此，ipt能作为简单的表型标记来检测表 达系统可能潜在的漏洞[6]。通过对草莓细胞分裂素合成基因的认识，了解细胞分裂素合成主要分为trna 途径和从头合成途径[10]。trna 分解释放出来的顺式玉米素在顺反异构酶的催化下转化成高活性的反式玉米素[7]。

2. 研究的基本内容和问题

通过对草莓细胞分裂素合成基因的认识，了解细胞分裂素合成主要分为trna 途径和从头合成途径。trna 分解释放出来的顺式玉米素在顺反异构酶的催化下转化成高活性的反式玉米素。然而 trna 的代谢速率很低，对于形成植物体内大量的细胞分裂素是不够的。说明由 trna 分解产生细胞分裂素这条途径是次要的。从头合成是细胞分裂素生物合成的主要途径。细胞分裂素从头合成的途径有 amp 途径、atp/adp 途径和旁路途径。

鉴定草莓的ipt基因，并证明它对环境胁迫的响应是有作用的

如果下载的基因组或者蛋白组数据不全面，可能导致进化分析上错误的结果。软件参数设置不正确或者使用不当会导致错误结果，所以要确保下载的基因组全面。

3. 研究的方法与方案

方法：下载森林草莓物种基因组和蛋白组进行搜索 在jgi网站下载森林草莓物种的基因组和蛋白组，并从pfam网站下载ipt相关序列，在基因组组中进行hmmer搜索。

技术路线：（1）下载森林草莓物种的基因组和蛋白组；pfam下载ipt相关序列

（2）提取、统计草莓物种中包含ipt基因的数目

4. 研究创新点

特色为使用了先进的Bioxm2.7软件以及NIH网站来帮助分析基因序列。

5. 研究计划与进展

2014年9月2015年1月：学习专业课程以及阅读相关文献；

2015年3月2015年8月：选择生物物种，下载相应基因组；学习软件使用方法。

2015年9月2016年3月：进行序列比对、统计、提取、画树，并进行相关文献阅读；