胡萝卜中Y2基因的克隆分析和遗传转化开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1 本课题的意义

胡萝卜(daucus carotal.)属于伞形目(apiales)伞形科(apiaceae)胡萝卜属两年生草本植物，染色体数为2n2x18。胡萝卜适应性强，易栽培，种植十分普遍，是全球性十大蔬菜作物之一。除南极洲外，其余各洲都有广泛种植。16世纪初，西欧首先出现了白色和橙色胡萝卜[1,2]。公元1700年，亚洲出现并记载了一种红色胡萝卜[3,4]。近十年来，我国胡萝卜每年的总产量占全世界产量的三分之一左右，是当之无愧的世界第一大胡萝卜生产国。

现在，全球种植的胡萝卜的肉质根有各种颜色：橙色、紫色、黄色、红色和白色。最常见的橙色胡萝卜富含胡萝卜素、紫色胡萝卜富含花青苷、黄色的胡萝卜富含叶黄素、红色的胡萝卜富含番茄红素、而白色的胡萝卜则不含或含有极少量的色素。类胡萝卜素是广泛存在于微生物、植物、动物及人体内的一类黄色、橙色或红色的脂溶性色素, 在植物中主要存在于新鲜水果和蔬菜里, 具有抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和保护视觉等多种生物学作用[5]。

2. 研究的基本内容和问题

2.1 研究目标

2.1.1分析y₂基因在橙色和黄色胡萝卜中的表达量差异。

2.1.2分析y₂基因在橙色和黄色胡萝卜中的启动子序列差异。

3. 研究的方法与方案

3.1 研究方法

选取橙色胡萝卜‘黑田五寸’以及黄色胡萝卜‘齐头黄’为材料，在90天提取rna，反转录合成cdna。利用qrt-pcr检测y₂基因在不同品种胡萝卜肉质根中不同时间段的表达量。提取dna，以橙色和黄色胡萝卜dna为模板，pcr克隆出y₂基因上游3000 bp序列，检测其序列是否存在差异。以黄胡萝卜cdna为模板，克隆出y₂基因，构建在35s启动子和nos终止子之间，然后构建到pcambia1301植物表达载体上，电击转化至根癌农杆菌中。将含有目的基因的农杆菌侵染橙色胡萝卜‘黑田五寸’外植体，获得转基因植株。转入营养土中继续生长，待成熟以后，检测转基因胡萝卜肉质根中各种类胡萝卜素含量与非转基因胡萝卜相比是否存在很大差异。

3.2、技术路线

4. 研究创新点

4.1.本课题将通过转基因过量表达验证y₂基因是否是决定胡萝卜呈现黄色还是橙色关键基因。

4.2.本课题将初步阐释胡萝卜在进化过程中，橙色胡萝卜形成的分子机理。这将对胡萝卜在颜色方向上的分子设计育种，尤其是培育新的胡萝卜品种，提供一套新的理论基础和指导。

4.3.y₂基因转入橙色胡萝卜后能使α-和β-胡萝卜素降解而不显示橙色，这个基因将是一个宝贵的资源。

5. 研究计划与进展

5.1 2019.6-2019.8

种植‘黑田五寸’（橙色）、‘齐头黄’（黄色），成熟后采集实验所需材料。

5.2 2019.9-2019.10