小麦胁迫应答基因TaDSU的功能研究的开题报告.docx

小麦胁迫应答基因TaDSU的功能研究的开题报告
一、研究背景与意义
小麦作为世界上重要的粮食作物之一，其生长发育及产量受到环境、生物胁迫的影响，从而对粮食安全产生突出影响。干旱、高温、盐碱等胁迫条件都能使小麦的产量明显降低，因此探究小麦的胁迫应答机制，对于提高小麦的干旱、高温、盐碱抗性以及生长发育和产量具有重要意义。
作为一种典型的抗旱稳产应答基因，DSU被广泛研究，其作用与植物生长发育、抗逆能力提高有关。目前已有不少研究表明，DSU的功能与水分利用效率、离子平衡维持和生理调节等方面有关。因此，探究TaDSU的功能对于引导小麦的抗旱、耐盐育种、改良作物品质具有重要的理论和实际意义。
二、研究现状和问题
研究者发现，在小麦中存在一种新型DSU（TaDSU），然而在其功能、表达及作用机制等方面还存在不少疑问。目前，部分研究者已在小麦中克隆得到TaDSU基因序列，并对该基因在水分应答中的表达进行了分析，但对于其功能及作用机制，尚未有更深入的探究。
三、研究目的与内容
研究目的：本研究旨在深入探究TaDSU基因在小麦抗旱、耐盐中的作用机制及分子调控网络，并为小麦的抗旱育种提供新的思路及策略，可推进小麦育种水平的提升。
研究内容：
1.TaDSU基因序列的特征及生物信息学分析；
2.分析TaDSU在小麦干旱、盐碱应答中的表达模式；
3.基于逆境生理学研究方法，构建小麦抗旱、耐盐模型，探究TaDSU基因在逆境应答过程中的功能及分子调控网络；
4.质粒转化及基因编辑技术，获取TaDSU高表达、缺失突变等突变体，分析其抗旱、耐盐表型；
5.通过小麦全基因组表达谱，筛选出TaDSU的上下游基因，进一步探究TaDSU在小麦干旱抗性中的调控机制。
四、研究方法和技术路线
本研究主要采用小麦全基因组撷取技术、分子生物学、细胞生物学及逆境生理等研究方法，建立小麦在干旱、盐碱胁迫下的抗性模型，探究TaDSU的作用机制及分子调控网络。
技术路线如下：
1.对TaDSU基因进行基于PCR技术的扩增，克隆并测序；
2.运用基因编辑技术，构建得到TaDSU的高表达、缺失突变等突变体；
3.分离小麦中的根、叶等组织，量化其在不同胁迫条件下的干重、生长速率等生长指标；
4.应用生物信息学技术，分析TaDSU的上下游基因及调控网络；
5.利用RNA-seq技术，分析小麦在不同胁迫下的转录组数据；
6.应用荧光素酶报告基因法，分析TaDSU对植物各种信号分子的响应；
7.分析和测定植物在胁迫条件下各种生理指标的变化，如叶绿素含量、抗氧化酶活性、生物膜的透性等。
五、预期成果
预计本研究可以从分子和细胞生理学的角度，深入探究小麦TaDSU的功能及作用机制，并重点探究其在小麦的干旱、盐碱应答中的调控机制。同时，本研究还将通过基因编辑技术等手段，获得TaDSU基因高表达、缺失突变体等新材料，以验证TaDSU的功能，为小麦耐旱、耐盐育种提供新的策略和思路。