1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
意义:在前期研究积累的基础上,针对我国南方春大豆种子发育与收获期间,适逢高温、高湿季节,种子田间劣变十分严重的现状,以前期鉴定出的种子田间劣变抗性种质(基因)和不抗种质为材料,在模拟田间高温高湿条件下,运用基因组学技术分析胁迫前、中、后期,抗性种质与不抗种质种子基因表达的差异,探明Gm1-MMP参与劣变或劣变抗性的表达差异,从基因水平初步阐明春大豆种子田间劣变或劣变抗性的分子机理,为我国南方春大豆种子田间劣变抗性种质创新和新品种的选育以及田间调控提供理论和实践指导。
国内外研究概况:对春大豆种子田间劣变抗性,特别是导致春大豆种子田间劣变基因的分离与鉴定、功能分析以及调控机制等国内外尚未见报道。
目前有关于大豆MMPs的功能研究极其有限,目前已知,最早发现的大豆Gm1-MMP(SMEP-1),只在成熟叶片中阶段性表达,可能在叶片扩展中参与组织重塑;Gm2-MMP受多种病原菌及机械损伤和脱水的诱导,说明其参与了免疫应答和非生物胁迫响应,但是和超敏反应或细胞程序性死亡无关。
2. 研究的基本内容和问题
目标:在前期研究积累的基础上,针对我国南方春大豆种子发育与收获期间,适逢高温、高湿季节,种子田间劣变十分严重的现状,以前期鉴定出的种子田间劣变抗性种质(基因)和不抗种质为材料,在模拟田间高温高湿条件下,运用基因组学技术分析胁迫前、中、后期,抗性种质与不抗种质种子基因表达的差异,探明Gm1-MMP参与劣变或劣变抗性的表达差异。
内容和拟解决的关键问题:1)在前人研究基础上,从这些与抗性密切相关的关键蛋白中,找到一个大豆MMP蛋白,并通过NCBI数据库搜索比对发现1个大豆MMP基因Gm1-MMP,并进行克隆;2)研究Gm1-MMP基因应答高温高湿胁迫后的表达分析。
3. 研究的方法与方案
以鉴定筛选出的大豆种子田间劣变抗性和不抗种质为材料开展相关研究对象,采取的主要研究方法和手段有:1RNA的提取:采用天为时代的植物总RNA提取试剂盒,按照试剂盒说明提取。
2PCR技术:选用TaKaRa公司的Long Taq 酶,步骤同于标准PCR,即预变性、变性退火、延伸几个步骤。
3 RT-PCR:选用TaKaRa RNA Kit(AMW)Ver.3.0 试剂盒,按试剂盒说明操作。
4. 研究创新点
在植物上,人们对mmps功能了解不多。
有限的研究表明,植物MMPs可能参与发育调控、免疫应答及非生物胁迫响应等多个方面。
目前有关于大豆MMPs的功能研究极其有限,目前已知,最早发现的大豆Gm1-MMP(SMEP-1),只在成熟叶片中阶段性表达,可能在叶片扩展中参与组织重塑;Gm2-MMP受多种病原菌及机械损伤和脱水的诱导,说明其参与了免疫应答和非生物胁迫响应,但是和超敏反应或细胞程序性死亡无关。
5. 研究计划与进展
1 在前人研究基础上,通过NCBI数据库搜索比对发现湘豆3号基质金属蛋白酶Gm1-MMP和Gm2-MMP,将这两个基因进行分离鉴定;2 用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析这两个基因在不同组织器官和发育过程的时空表达模式及亚细胞定位;3 在高温高湿和低温胁迫下,两个基因的表达分析;4 植物表达载体的构建及基因的拟南芥转化;5 转基因纯合株系的表型观察,研究基因对植株生长发育过程的影响;6 转基因纯合株系中,基因对种子萌发的影响;7 转基因纯合株系在干旱、盐渍、低温、高温高湿以及病菌侵染条件下的抗逆性分析。
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