棉花全基因组水通道蛋白家族基因发掘与表达分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义： 棉花耐盐重要性，耐盐基因挖掘对耐盐研究具有重要性。

研究概况： 棉花是全球重要的经济作物之一，也是天然纤维的主要原料，全世界超过30个国家进行种植，在农业及国民生产中占据着重要的地位。

棉花纤维产量和品质主要影响因素是水，促进水分子通过棉花细胞膜的物质是水通道蛋白。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标： 筛选受到盐胁迫诱导的水通道蛋白基因。

研究内容： 棉花水通道蛋白基因表达与植物耐盐调控。

拟解决的关键问题： 利用同源搜素的方法，寻找亚洲棉、雷蒙德氏棉以及陆地棉的所有水通道蛋白基因，并进行序列分析和系统发育分析。

3. 研究的方法与方案

研究方法：本研究根据拟南芥中注释的水通道蛋白家族进行同源搜索，寻找在已经测序的三个棉种（雷蒙德氏棉，d组；亚洲棉，a组；陆地棉ad组）里的水通道蛋白家族。

另外根据隐马尔可夫模型（pf00230）寻找具有水通道蛋白功能域的棉花蛋白编码基因。

技术路线：雷蒙德氏棉、亚洲棉以及陆地棉（tm1）全基因组序列→蛋白序列同源比对→水通道蛋白序列→序列分析和系统发育分析→分析序列特征和发育进程→根据戴维逊氏棉的盐胁迫下的rna-seq数据，筛选→盐胁迫诱导的水通道蛋白基因→陆地棉中使用qrt-pcr进行表达验证 实验方案：使用已经公布的两个二倍体棉种（雷蒙德氏棉和亚洲棉）和一个四倍体棉种（陆地棉）的全基因组序列，通过同源搜索的方法，寻找3个棉种的所有水通道蛋白基因。

4. 研究创新点

创新之处： 本实验利用同源搜索（生物信息学）的方法对3个棉种的所有水通道蛋白基因进行定位和聚类；相比于以往通过基因克隆的方法对某一特定基因进行筛选，本实验首次根据二倍体棉种（戴维逊氏棉）的盐胁迫下的RNA-seq数据，筛选其中受到盐胁迫诱导的水通道蛋白基因；利用qRT-PCR技术分析了陆地棉中AQP基因在盐胁迫下的表达特性；确定了水通道蛋白的耐盐机理。

5. 研究计划与进展

研究计划：筛选棉花水通道蛋白基因，并进行家族分析，以及表达验证。

预期进展：预计发现58个mip存在于g.raimondii，57个存在于g.arbeum，116个存在于g.hirsutum，共231个mip。

根据拟南芥mip蛋白的同源性，可将231个mip分为5组：pip，tip，nip，sip和xip。