木薯采后关键miRNA调控基因的载体构建及表达分析开题报告

 2022-05-06 08:05

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

木薯(manihot esculenta crantz)属大戟科(euphorbiaceae)木薯属,是全球六大粮食作物,世界三大薯类作物之一。木薯对光、热、水资源的利用率非常高,单位面积的生物能产量几乎高于其它所有栽培作物,具有抗旱、耐瘠薄、适应性广泛、储藏根淀粉含量高(达干重的85%)等特性,在生物质能源的开发和利用中占有非常重要的地位[1]。

但收获后木薯的储藏根不耐储藏,易变质,必须在3d内加工,否则储藏根周边部位出现褐变或青褐变,并且呈现长的筋状,被称之为木薯特有的“采后生理性变质” (post-harvest physiological deterioration,ppd)。这种变质是由酚类等物质氧化引起的,会导致储藏根褐化及腐烂,影响食用及加工性能,给农民及加工企业造成严重的经济损失。

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2. 研究内容和预期目标

一、研究内容

关键miRNA在木薯块根PPD过程中显示出对目标基因CALS、GRS的调控,在PPD过程中CALS和GRS的表达显示为上调。目前的研究内容为,对这两个基因在木薯中的功能进行分析,验证其表达量的上调,并构建其载体。

(1)分析CALS和GRS基因

首先通过tair(拟南芥基因数据库)查找到拟南芥的CALS和GRS基因的氨基酸序列,用该序列在phytozome(木薯基因库)中调出木薯的基因,选择相似度最高的基因进行分析及实验。

将CALS家族的全部木薯基因,全部拟南芥基因的氨基酸序列进行进化树分析。获得与木薯亲缘最近的已知序列的功能,为下一步CALS基因在木薯块根中的功能分析提供线索。GRS基因同理。

(2)Realtime RT-PCR验证CALS和GRS基因在块根中的表达

选取新鲜木薯块根进行PPD反应,选取不同时间点的木薯块根进行取样并拍照记录。抽提每个时间点的样品的RNA,利用RT-PCR技术获得cDNA,利用Realtime-PCR技术获得每个目标基因的实时定量表达。

(3)构建target gene的表达载体

通过酶切链接载体构建技术,构建CALS和GRS的OE或RNAi表达载体。

二、预期目标

1.验证目标基因在块根中的表达

2.构建miRNA目标基因CALS和GRS的表达载体

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的实验方法有两个,即cals和grs的表达分析和载体构建。测定目标基因表达量需要如下6个步骤。

  1. 目标基因的进化树分析

    将cals家族全部的拟南芥基因和全部的木薯基因,其氨基酸序列,导入mega软件中,进行比对并保存。将比对结果继续在mega中进行进化树分析,以获取已知的亲缘关系较近的基因,参考其功能。

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    4. 参考文献

    [1] fahlgren n, howell m d, kasschau k d, et al. high-throughput sequencing of arabidopsis micrornas: evidence for frequent birth and death of mirna genes[j]. plos one, 2007, 2(2):e219.

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    5. 计划与进度安排

    (1)2022年12月11日至2022年12月22日:与指导老师见面,确定论文选题;

    (2)2022年12月25日至2022年3月16日(第1周~第2周):接受毕业论文任务书;查阅文献资料,撰写开题报告,完成开题;外文论文翻译;

    (3)2022年3月19日至2022年4月13日(第3周~第6周):熟悉相关分子生物学实验方法与数据分析方法;完成预实验,及时调整实验方案,优化分析方法;

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