外来入侵植物紫茎泽兰SUMO E3连接酶基因(AaSIZ1)的克隆、系统演化及表达分析开题报告

 2022-02-08 20:09:42

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

紫茎泽兰(eupatium adenophum sprenge)原产自墨西哥,作为一种入侵性很强的恶性杂草,长期适应热带及南亚热带原产地的气候条件。

它于20世纪40年代传入中国,作为最重要的外来种,对紫茎泽兰的研究涉及强适应性有关的生物学、生态学特性包括形态学、生殖生物学、生理学、种群生物学、遗传多样性、生态适应性、化感在入侵中的作用等以及各种防治的方法包括化学、生物和生态防治方法等(强胜, 2005;wan等,2010)。

花芽分化、大小孢子发育、花粉活力、授粉等生殖生物学特性均符合强入侵种的特征(贺俊英等,2005;lu等,2008),结实力强,每株种子多达数万粒,并存在无融合生殖现象(强胜,1998,lu等,2008)。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标针对cbf冷响应转录通路调节受甲基化调节决定紫茎泽兰耐冷分化的研究背景,深入探究该通路还可能受泛素化酶siz1基因调控,因此,进行基因克隆与序列分析,为了深入研究紫茎泽兰种群在入侵过程中存在耐冷性分化的表观遗传学机制提供基础。

研究内容1)紫茎泽兰cbf通路中siz1基因的克隆与序列分析通过对除ice1外的上游cbf通路基因的甲基化变异及其功能的研究,明确通路中受甲基化调节的基因数目和种类,揭示cbf冷响应转录途径调节的多基因表观遗传调节机制。

用race和tail-pcr技术分别克隆出siz1基因序列及启动子序列,并对这些序列进行分析。

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3. 研究的方法与方案

研究方法及路线紫茎泽兰cbf通路siz1基因的克隆、分析及演化规律研究利用race、长片段pcr,获得紫茎泽兰siz1基因cdna,使用热不对称pcr、染色体步移,将他们测序后,可获得这两个基因的dna序列及dna侧翼序列。

通过将genbank中已有的siz1基因序列下载,进行聚类分析,研究揭示紫茎泽兰siz1基因的亲缘及演化规律。

为深入研究紫茎泽兰种群在入侵过程中存在耐冷性分化的表观遗传学机制提供基础。

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4. 研究创新点

本项目创新性地将表观遗传调控驱动外来植物入侵作为主要的研究内容,针对经过本项目组前期广泛调查采集、筛选评价并确认的紫茎泽兰耐冷性分化的种群材料,在耐冷性相关基因的克隆与分析的基础上,后续将研究表观遗传在调控种群耐冷性分化中的关键性作用及甲基化的变异与遗传,以期阐明紫茎泽兰耐冷演化受甲基化调节的表观遗传学机制。

这将首次明确耐冷的表型多型性受表观遗传调控。

明确紫茎泽兰通过提高耐冷能力增加入侵性,进而潜在向东北进一步扩散蔓延,为预测和预防奠定理论基础。

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5. 研究计划与进展

2017年9~10月 与指导老师交流沟通,确定正确的研究思路,明确自身准备的缺陷和不足,确定实验中所需的知识储备和相应材料2017年11~2018年1月 克隆紫茎泽兰SIZ1基因及启动子序列 2018年2~4月 完成GENBANK中SIZ1基因的分析,研究其演化规律2018年5月 试验结果的结合分析,撰写论文预期结果A.完成对紫茎泽兰不同耐冷性种群SIZ1基因及其启动子的克隆,为后续测定基因的甲基化位点数量,揭示紫茎泽兰CBF通路基因甲基化互作调控机制提供基础;B.;揭开紫茎泽兰SIZ基因的亲缘及演化规律

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