茶树精胺合成酶基因cDNA全长的克隆与表达分析开题报告

 2022-01-28 21:50:33

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

1.1课题意义

低温是限制农作物生长和地理分布的重要的非生物胁迫因子(Thomashow,1999)。如何提高茶树抗寒性,一直是茶叶生产与理论研究上迫切需要解决的问题。研究与了解茶树对低温的抗逆机制,有针对性地发掘相关抗性基因并加以利用,对茶树抗逆育种有非常重要的意义。

1.2国内外研究概况

多胺可通过氨丙基转移酶参与植物多种生理代谢调节过程,尤其在提高植物抵抗逆境胁迫中起到了重要作用(Wimalasekeraetal.,2011;Iacominoetal.,2012;Moschouetal.,2012;Tanouetal.,2013;Espasandinetal.,2014)。多胺作为一种与植物抗逆性有关的物质,能够缓解植物所受到的伤害(GroppaBeravides,2008)。近年来的研究表明(Kovcsetal.,2010;Leeetal.,2012)多胺作为抗性物质或信号传导物质参与小麦、拟南芥等抵御低温胁迫。研究发现,腐氨酸可以作为对番茄叶片冷胁迫的响应物质(Kimetal.,2002),同时,腐氨酸合酶缺失型拟南芥抗低温胁迫的能力明显下降(Cuevasetal.,2008)。外源亚精胺和精胺可以提高冷胁迫香蕉叶中过氧化物酶的活性,提高香蕉的抗寒能力(周玉萍,2003)。亚精胺在抵御黄瓜低温胁迫中也起到了重要作用(Shenetal.,2000)。

拟南芥和水稻中多胺生物合成路径已经基本探明有两条合成腐胺的途径,腐胺作为合成过程中最初的一种多胺在特定酶的作用下不断地添加氨丙基形成亚精胺和精胺,与此同时,甲硫氨酸脱去羧基也能形成亚精胺和精胺(Kusanoetal.,2007)。从腐胺到精胺的生物合成,是经过两个合成酶亚精胺合成酶(spermidinesynthase,SPDS)和精胺合成酶(sperminesynthase,SPMS)的催化。SPDS催化腐胺生成亚精胺,拟南芥中研究表明,SPDS由两个基因编码:spd1和spd2(Watsonetal.,1997)。SPMS催化亚精胺与氨丙基结合生成精胺。而在茶树中未有SPDS和SPMS基因的报道。

1.3应用前景

本研究中通过RT-PCR和RACE技术克隆茶树精胺合成酶基因CsSPMS的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析,采用qRT-PCR分析其在不同茶树品种、不同组织器官以及低温胁迫处理下的表达模式,探究多胺合成酶基因与茶树抗逆性的关系,为茶树抗逆基因工程提供候选基因资源和理论依据。

参考文献

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ZhouYu-ping.2003.Studiesontherelationofpolyaminesandcold-resistanceofbanana[Ph.D.Dissertation].Guangzhou:GuangzhouUniversity.(inChinese)

周玉萍.2003.多胺与香蕉抗寒性的关系的研究[博士论文].广州:广州大学.

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究目标

通过rt-pcr和race技术克隆茶树精胺合成酶基因csspms的cdna全长,并对其进行生物信息学分析,采用qrt-pcr分析其在不同茶树品种、不同组织器官以及低温胁迫处理下的表达模式。

2.2研究内容

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3. 研究的方法与方案

3.1研究方法

rt-pcr、定量pcr、序列分析等。

3.2技术路线

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4. 研究创新点

精胺除了具有与耐寒性相关的生理学功能外,还参与植物对其它逆境胁迫的响应。据Sagor等(2013)报道精胺含量与热胁迫呈现相关性,外源精胺能保护拟南芥植株遭受环境热损害,从转录水平与翻译水平证明了在热胁迫下精胺的增加能保护植株。Shi等(2010)发现添加外源精胺能使红橘体内多胺大量累积,通过减少组织损伤与水分流失的方式让植株获得较强的脱水抗性,从而提高植物的抗旱性。Alet等(2012)报道用拟南芥突变体基因互补试验证实了,在长期盐胁迫下植株体内游离态精胺的生理功能。对于CsSPMS基因功能的挖掘和鉴定,在茶树缺乏有效稳定的转化体系情况下,可以使用拟南芥突变体植株,应用基因互补技术,从另一个侧面进一步阐述SPMS抗逆相关的生物学功能。

5. 研究计划与进展

2014年09月2014年10月查阅文献,确定课题方案,准备所需仪器材料

2014年11月2014年12月进行预备试验,修订试验参数

2015年01月2014年03月保守片段的克隆,race扩增基因全长

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