拟南芥抗坏血酸生物合成途径的调控机理的开题报告.docx

拟南芥抗坏血酸生物合成途径的调控机理的开题报告
一、选题的背景与意义
抗坏血酸（VitaminC，VC）是一种重要的水溶性维生素，常见于蔬菜、水果等食物中。在人体内，VC参与多种生理过程，如抗氧化、免疫调节、胶原蛋白合成等。因此，VC的缺乏会引发多种疾病，如坏血病、贫血、心血管疾病等。但与此同时，VC的过量摄入也会带来负面影响。因此，VC的适量摄入备受关注。
拟南芥（Arabidopsisthaliana）作为模式植物，其VC生物合成途径已被研究得相对比较清楚。其合成途径主要分为D-Man/L-Gal途径和D-Gal/L-Gul途径。前者主要存在于植物，而后者主要存在于动物细胞。近年来的研究表明，除了水平上的调控以外，VC合成途径还受到垂直上的调控，即miRNA的调控。然而，拟南芥VC生物合成途径的miRNA调控机制仍然在探究之中。因此，本研究主要通过分析拟南芥VC生物合成路径及miRNA的表达变化，探究其调控机制，为今后维生素营养的研究提供参考。
二、文献综述
VC在细胞内主要由L-Gal途径和D-Gal/L-Gul途径两条途径合成，前者由D-mannose发出的转化而来，后者由葡萄糖发出的转化而来。然而，L-Gal途径是VC大量合成的主要途径。L-Gal途径由6个酶催化包括L-galactose-1-Pphosphatase(GGP),L-galactosedehydrogenase(GalDH),L-galactono-1,4-lactonedehydrogenase(GLDH),GDP-D-mannosepyrophosphorylase(GMP),GDP-L-galactosephosphorylase(GGP),L-galactose-1-Pphosphatase(GPP)和L-galactose-1-phosphatephosphatase(GPP)。miRNA是一种长约22个核苷酸的小分子RNA，其能够通过与目标mRNA结合，抑制其翻译和降解。研究表明，miRNA能够在植物VC的合成和稳定过程中发挥重要作用。
文献综述表明，在拟南芥生长和发育过程中，VC含量和表达miRNA的模式有明显的变化。多项研究结果表明，miR408可以通过与GGPmRNA结合来调节拟南芥VC的生物合成。miR408可以通过互补基序结合到GGP的mRNA上，并导致其降解，从而下调VC途径的活性。此外，miR398还可以通过调节拟南芥VC的生物合成途径中的Cu-ZnSOD酶的表达来影响其水平。miR398的表达显著降低时，Cu-ZnSOD酶的水平也会升高，从而提高VC途径中酵素活性，保证VC的稳定性。
三、研究目标和内容
本研究旨在通过采用拟南芥为材料，从VC生物合成途径和miRNA调控两个方面，探究拟南芥VC途径的调控机制。具体研究内容如下：
1.分析不同时期拟南芥VC生物合成途径的差异和miRNA表达模式的变化。
2.挖掘对拟南芥VC合成途径的关键miRNA，预测其调控靶基因，从而通过构建VC基因调控网络来理解拟南芥VC途径的调控机制。
3.调查拟南芥VC生物合成途径的表达和miRNA调控模式与其生长和发育阶段的关系。
四、研究方法和技术路线
收集和筛选成熟的拟南芥株，选取不同生长阶段的样本进行实验。通过qPCR和测定VC含量的方法来分析拟南芥VC生物合成途径和miRNA表达模式的变化。建立基于miRNA的VC合成途径调控网络，并用PICTAR或TargetScan等软件预测miRNA的靶基因。最后，通过其他生物信息学分析方法，如KEGG通路富集分析、GO富集分析等，来深入理解拟南芥VC途径的调控机制。
五、预期结果及意义
1.能够揭示拟南芥VC生物合成途径和miRNA表达模式的变化，推测其与其生长和发育阶段的相关性。
2.能够挖掘解释调控拟南芥VC途径的关键miRNA和靶基因，构建拟南芥VC合成途径miRNA调控网络，以此为基础来揭示VC生物合成途径的调控机制。
3.为今后拟南芥以及其他植物VC生物合成途径的调控机理及相关健康问题研究奠定基础，对今后植物维生素营养的研究起到积极推动作用。