中国农业大学本科生“URP”立项申请书

中国农业大学本科生“URP”立项申请书项目名称响应高温的番茄组蛋白乙酰基转移酶基因筛选申请人 随 工作单位 .中国农业大学园艺学院联系电话 电子信箱 填表日期 中国农业大学教务处制项目申请人情况姓名张娜性别女出生日期1988.1最后学历与学位博士专业技术职务副教授从事专业蔬菜学一、项目概况项目名称项目起止时间响应高温的番茄组蛋白乙酰基转移酶基因筛选植物赖以生存的环境并不是始终不变的，生物胁迫和非生物胁迫等因素都会影响植物的生长和发育，其中高温胁迫对植物造成的伤害尤为严重。由于我国水资源严重匮乏，所以由高温引起的干旱缺水是限制我国蔬菜、粮食产量提高的关键因素山。番茄(Solanumlycopersicum)原产于南美洲，如今已经在全球范围内得到了广泛栽培。番茄营养丰富、风味独特，同时极具观赏价值，因此深受广大人民群众的喜爱。目前中国已经成为世界上番茄种植面积最大的国家。番茄属于需水量较多的一种蔬菜作物，因此高温、干旱胁迫是限制番茄产量和品质的主要制约因素⑵。经过长期的进化，一些植物自身已经形成了一套完整的适应机制和策略来抵御高温等环境胁迫对自身造成的伤害。外界高温的程度和植物自身的基因调控影响着植物对高温环境的适应能力⑶。在高温胁迫逆境中，植物通过调控高温相关基因的表达，进而使得植物体内的生理生化反应以及植物体外在的形态结构发生相应的变化，从而使植物度过高温期，这些变化是植物体应对高温胁迫和保护自身不受伤害的一种应激机制⑶。近些年来，植物的表观遗传学研究获得了科学家们的极大关注。这些重要的研究结果不仅揭示了植物基因组如何在外界环境因素的胁迫作用下行使功能，并且为物种改良和育种提供了另一种可能的途径[巩研究表明组蛋白乙酰转移酶(HAT)参与了植物对各种胁迫的反应，包括光、干旱、温度、盐和ABA⑺。而目前报道的组蛋白乙酰化的文章主要以模式植物的组蛋白去乙酰基转移酶(HDAC)为主，因此，开展番茄组蛋白乙酰基转移酶的相关研究具有非常重要的理论与现实意义。本项目将对搜索整理的32个番茄HAT进行进化树分析、启动子分析、器官表达量热图分析、高温胁迫下基因表达分析，旨在筛选出响应高温的番茄组蛋白乙酰基转移酶基因。参考文献[1]LiS,LinYCJ,WangP,etal.TheAREB1TranscriptionFactorInfluencesHistoneAcetylationtoRegulateDroughtResponsesandToleranceinPopulustrichocai-pa[J].ThePlantCeil.2019,31(3):663-686.[2]SubramanianKS,SanthanakrishnanP.BalasubramanianP.Responsesoffieldgrowntomatoplantstoarbuscularmycorrhizalfungalcolonizationundervaryingintensitiesofdroughtstress[JJ.Scientiahorticullurae.2006,107(3):245-253.[3]Almeselmani,M..Deshmukh,P.S.,Sairam.etal.Protectiveroleofantioxidantenzymesunderhightemperaturestress.Plantscience.2006.171(3),382-388.(4JPradhan,Sumit,etal.Understandingthegeneticbasisofspikefertility(oimprovegrainnumber,harvestindex,andgrainyieldinwheatunderhighlemperalurcstressenvironments.Frontiersinplantscience,2019,10:1481.KimJM.ToTK.NishiokaT.etal.Chromatinregulationfunctionsinplantabioticstressresponses!J].Plant.Cell&Environment,2010,33(4):604-611.ShenY,WeiW,ZhouI)X.Histoneacetylationenzymescoordinatemetabolismandgenecxprcssion[J].Trendsinplantscience,2015.20(10):614-621.Perrella.Giorgio,etal.Theimpactoflightandtemperatureonchromatinorganisationandplantadaptation.JournalofExperimentalBotany,2020.二、实施计划及方案(明确各个环节对培养学生创新能力的具体思路及考核办法)2.1实验方案I.进化树制作及分析登陆番茄数据库SolGenimicsNetwork()、拟南芥数据库Tair()、水稻数据库RiceGenomeAnnotationProject()并下载三种植物的HAT蛋白序列，通过MEGA6.06软件绘制进化树，分析不同物种间组蛋白乙酰基转移酹(HAT)的亲缘关系远近及进行功能预测。2.启动子分析登陆NCBI官网()，下教番茄HAT基因ATG上游2000bp的启动子序列，然后登陆PantCare网站()进行启动子分析，查找与温度相关的作用元件和基序。.热图制作及分析登陆番茄数据库SolGenimicsNetwork(),下载番茄HAT基因的蛋白序列，通过TBtools软件进行热图制作，并分析番茄HAT基因在不同器官中的表达量。.高温胁迫下HAT基因表达分析登陆EnscmblPlants数据库()，卜载番茄HAT基因的CDS序列，通过Primcr5软件进行荧光定量(qPCR)引物设计并送擎科合成引物；对高温45℃下Oh,lh,3h,6h,9h,12h处理的番茄植株叶片进行取样，采用TRIzol方法提取RNA并反转录成cDNA,测量cDNA浓度并进行稀释(lOOng/pL)以备用；上样检测引物特异性并进行正式实验；整理数据并通过Excel软件绘图。.2考核方法.前期准备通过查阅文献资料了解项目背景，掌握实验所涉及的各项技术方法，设计实验方案。这部分内容主要培养学生检索查询文献，独立思考的能力。.试验环节根据实验方案，进行实验，并根据具体情况对实验进行调整。这部分内容主要培养学生动手能力及实验素养，让学生养成良好的实验习惯。.根据实验结果，撰写结题报告，总结实验中问题和状况并提出改进。这部分内容主要培养学生分析总结能力。三、项目实施的基础和条件本项目应具备基础分子生物学知识，需要掌握相关生信分析、引物设计、RNA的提取及反转录、qPCR等技术。本实验室主要开展蔬菜作物品质调控、逆境生理相关生物技术研究，具有分子生物学、植物生理学与植物学的良好实验条件，实验室具有该项目所需的试剂和仪器设备，样品处理和检测体系成熟。本项目入选的本科生将在经验丰富的博士研究生带领下，共同完成实验内容，本实验室的实验条件能够满足本项目实验的要求。四、学生提交的成果.提交相关研究报告I份；.提交试验过程与结果的相关图