谷子MTP基因家族的生物信息学分析开题报告

 2023-10-12 08:10

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

1.1.1 谷子的研究现状以及研究谷子的重要意义

谷子(setaria italica l.)原产于中国,禾本科狗尾草属植物,8700多年前,在中国北方从它的野生亲戚狗尾草(setaria viridis)驯化而来[1],是最早种植的作物之一,广泛种植在亚洲和非洲的干旱和半干旱地区,以及世界上其他一些经济发达国家,它更常被用作鸟类饲料[2],分布在世界各地的自然生态系统和农业生态系统中,是一种对应激环境具有高度耐受性的作物,对非生物胁迫表现出显著的耐受性[3],可作为人类食物和动物饲料。谷子除了具有优良的营养价值外,还能很好地耐受各种非生物胁迫,对病原体有良好的抵抗力,氮素利用率高。它是一种使用较少水或肥料的环境友好型作物,是应对干旱等环境变化的战略储备作物[4]。虽然谷子的种植面积不断扩大,但对谷子种质资源的营养和食用品质的基础研究还很有限。

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2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容为谷子MTP基因家族的生物信息学分析,包括鉴定谷子基因组中的MTP,并对其结构和序列进行全面分析,在序列水平上对蛋白质进行全面的表征,分析它们的染色体位置、分子量(Mw)、等电点(pI)、亚细胞定位、蛋白质跨膜结构域预测、正负链和编码序列长度;探索系统发育关系、保守基序和基因结构、物种间和物种内共线性分析、启动子顺式作用元件分析、MicroRNA(miRNA)靶点预测和在谷子各组织中的表达谱。

本课题为揭示SiMTP基因家族的功能和进化及其在谷子生长和胁迫响应中的潜在作用提供了依据,从全基因组的水平进行鉴定、功能分析,为MTP家族在谷子中的功能提供研究思路和参考。

3. 研究的方法与步骤

3.1 谷子mtp全基因组的鉴定与序列分析、比对

从phytozome(phytozome (doe.gov) 植物基因组数据库)下载谷子蛋白序列和基因注释文件,通过protparam、plant-mploc、tmhmm、分析得到simtp蛋白质的长度、等电点(pi)、相对分子质量(mws)、疏水性(gravy)、其亚细胞定位、跨膜结构域、cds长度。

准备谷子与拟南芥的蛋白序列,用dnaman进行多序列比对,导出格式选择graphic(emf) file格式,得到谷子与拟南芥mtp多序列比对图,得到谷子和拟南芥在mn-mtp、zn-mtp、zn/fe-mtp中的保守性分析。

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4. 参考文献

1. karunanithi ps, berrios di, wang s, davis j,shen t, fiehn o, maloof jn, zerbe p. the foxtail millet (setaria italica)terpene synthase gene family. plant j. 2020 jul;103(2):781-800.

2. sharma n, niranjan k. foxtail millet:properties, processing, health benefits, and uses[j]. food reviewsinternational, 2018, 34(4): 329-363.

3. li f, fan k, guo x, liu j, zhang k, lu p.genome-wide identification, molecular evolution and expression analysis ofthe non-specific lipid transfer protein (nsltp) family in setaria italica.bmc plant biol. 2022 nov 28;22(1):547.

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5. 计划与进度安排

1、第17周(22-23-1学期)-第3周(2024年12月19日--2024年3月12日):根据和导师讨论确定的论文题目,大量阅读文献,其中选择10篇以上参考文献(外文1-2篇或以上)进行深入阅读,参照任务书写出开题报告。选择一篇外文(5000字以上,文献内容要结合本研究内容)进行全文翻译;

2、第4周(2024年3月13日--2024年3月19日):在充分调研文献的基础上,制定实验具体实施计划,进行试验研究的前期准备工作;

3、第5周-第10周(2024年3月20日--2024年4月30日):根据任务内容实施试验,包括对谷子中的mtp基因家族进行全基因组鉴定;对谷子中mtp基因家族的序列特征进行分析;对谷子mtp家族与其他物种中的mtp家族进行进化树分析;对谷子中mtp基因家族的表达特征进行分析等;

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