松材线虫在逆境条件下自噬相关基因的表达分析开题报告

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1. 研究目的与意义

由松材线虫（Bursaphelenchusxylophilus）引起的松树萎蔫病对我国广大的松林资源和自然景观资源造成了严重破坏和巨大的经济损失。目前对松材线虫的研究主要集中在其致病机理、检疫检验以及如何区分松材线虫与其他伞滑刃属线虫等方面，研究水平已近深入到酶学与分子生物学。在对松材线虫基因的研究中，目前已研究过的松材线虫基因主要分为三个方面：一是应用于检验检疫的研究；二是探讨致病机理的研究；三是对松材线虫生长发育相关基因的研究。然而，关于松材线虫的致病机理目前还不清楚，松材线虫的致病基因及生长发育相关的基因也仍在研究中。近年来，细胞自噬作为生物进化中一个高度保守的过程逐渐成为研究的热点。在酵母（Saccharomycescerevisiae）、果蝇（Drosophilamelanogaster）、秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans）等模式生物中进行了大量研究。尤其在医学方面，以秀丽隐杆线虫作为人类疾病模型对细胞自噬与生长发育、寿命、肿瘤等关系进行了大量的研究。线虫中的自噬过程起源于一个双层膜包裹的自噬小体的形成，它包含着细胞质中需要被降解的物质，并把它们运送到溶酶体中进行降解。电镜分析表明自噬作用也存在于秀丽隐杆线虫的各种细胞之中，在线虫中敲除一些自噬相关基因后会产生一些发育缺陷，例如，影响dauer幼虫的形态、缩短了整个生命周期、细胞变小、在饥饿时存活率降低、促进细胞凋亡、保护一些例如神经毒素诱导产生的神经元不被降解等。近几年来，在以线虫为模式动物进行自噬作用的研究方面己经鉴定出了一些与酵母和哺乳动物细胞中功能相似的自噬基因。但是关于松材线虫细胞自噬方面的研究还未见报道。本实验室前期通过透射电镜观察到了饥饿状态下的松材线虫的细胞自噬现象，包括自噬小体、自噬溶酶体等标志自噬形成的结构，克隆了松材线虫中BxATG1和BxATG8两个自噬相关基因并进行了生物信息学分析。通过RNA干扰发现自噬基因受到干扰的虫株繁殖力低于未受到干扰的虫株，说明自噬基因对松材线虫的生长发育有一定影响；接种松树发现致病力强的虫株其自噬基因的表达量较高，说明自噬基因与松材线虫的致病力存在一定关系。但是，实验室前期在松材线虫细胞自噬方面主要还是集中在BxATG1和BxATG8的克隆方面，对于这两个松材线虫自噬相关基因在松材线虫生长发育、致病等过程中的功能仅是进行了初探。细胞自噬在松材线虫的生长发育中起到了什么作用？松材线虫自噬基因如何帮其度过各种逆境？松材线虫在与松树互作过程中其自噬基因如何表达？这些都有待进一步研究。

细胞自噬在真核生物中非常保守，它的生物学功能不断被探究，充分展示了它在生物体内的重要作用。对松材线虫自噬相关基因其与生长发育、渡过逆境的关系分析可为其功能研究奠定基础，为控制松材线虫的生长发育、进一步揭示其致病机理提供依据。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外对自噬基因的研究尚局限在一些模式生物如：果蝇、水稻、酵母等动植物上。目前至少已经鉴定出27种参与酵母自噬的特异性基因，另外还有50多种相关基因。在肿瘤研究中发现，自噬可抑制肿瘤的发生，在另一方面，自噬通过限制细胞坏死和炎症促使肿瘤细胞存活于代谢性应激的环境中。

3. 研究的基本内容与计划

比较在雷帕霉素诱导、rna干扰条件下的自噬相关基因atg1和atg8的表达量差异。

2) 松材线虫在不同逆境条件下细胞自噬基因的表达量分析（2016.3-2016.5）

在群密度逐渐增大、食物缺乏和温度变化等逆境条件下，比较松材线虫细胞自噬相关基因bxatg1和bxatg8表达量的差异，分析细胞自噬在其过程中的作用。

4. 研究创新点

(1)从细胞学角度深入探究松材线虫致病性，以期为松材线虫病致病机理的研究提供新的思路；

(2)为控制松材线虫的生长发育提供理论依据；

(3)为其它植物病原生物的研究起到借鉴作用；