外来入侵植物紫茎泽兰冷驯化相关基因ICE1的克隆的任务书.docx

外来入侵植物紫茎泽兰冷驯化相关基因ICE1的克隆的任务书
任务书
研究题目：外来入侵植物紫茎泽兰冷驯化相关基因ICE1的克隆
研究背景及意义：
紫茎泽兰（Solanumtuberosum）是一种全球性主要农作物，其主要是用于食品加工，其提供的淀粉主要用于面包，饼干和其他食品的生产。然而，紫茎泽兰在不同的生态环境下具有明显的适应性，可能会对环境造成影响，甚至会对地方性作物挤压和资源占有等方面产生不良影响。外来植物种群数量正在迅速增加，并且根据目前的研究成果显示，外来植物在全球的生态系统中已经成为严重的生物入侵问题。因此，了解和控制能够有效地防止其入侵并减少对本地生态系统产生的影响，因此，对紫茎泽兰的研究具有重要的现实意义。
在紫茎泽兰的冷适应性中，基因转录因子ICE1发挥着关键的作用。因此，对ICE1的研究，将有利于了解其在冷适应过程中的分子生物学机制，从而增进我们对紫茎泽兰的理解，并为紫茎泽兰开发适应性技术提供理论基础。此外，该研究还可以为控制入侵外来植物提供理论指导和技术方法。
研究目的：
1.克隆紫茎泽兰ICE1基因，并进行初步生物信息学分析；
2.分析ICE1在紫茎泽兰冷适应性中的生理作用；
3.探究ICE1在控制外来种子萌发和生长过程中的作用。
研究内容及进度安排：
1.克隆紫茎泽兰ICE1基因（1-2个月）。
从紫茎泽兰幼苗中提取RNA，进行cDNA合成，利用PCR技术进行ICE1基因的扩增。检测PCR产物的长度，纯化PCR产物并进行连接、转化等步骤，将其克隆到适当载体上，获得ICE1全长cDNA克隆并进行序列测定。
2.进行初步生物信息学分析（1个月）。
对ICE1基因进行同源性序列分析，依据多序列比对的结果，进行系统进化分析。预测ICE1的物理化学性质、亚细胞定位信号、结构域等特征，并进行功能注释分析。
3.分析ICE1在紫茎泽兰冷适应性中的生理作用（4-6个月）。
利用反向遗传学技术，构建ICE1上下游基因的RNAi载体，转化入紫茎泽兰中，分析ICE1基因对冷适应过程中的生理功能，包括氧化还原平衡、营养物质代谢等方面的调控作用。
4.探究ICE1在控制外来种子萌发和生长过程中的作用（4-6个月）。
利用酵母双杂交系统和GSTPull-down技术鉴定ICE1的靶标基因，通过构建ICE1上下游基因RNAi载体对靶标基因进行沉默，并检测其是否与外来种子的萌发和生长有关联。
研究方法：
1.RNA提取及cDNA合成：选择适龄的紫茎泽兰幼苗，利用RNA提取试剂盒提取RNA，将RNA转录为cDNA用于PCR扩增。
2.PCR：设计适当的引物，运用PCR技术进行ICE1基因的扩增，PCR扩增条件为：95°C预变性2分钟，95°C变性30秒，56°C退火45秒，72°C延伸2分钟，循环35次。
3.DNA克隆：将扩增产物连接到适当载体上，并转化至适当的大肠杆菌E.coliJM109，筛选单克隆，纯化冻干DNA。
4.序列测定：所获得的全长cDNA克隆通过Sanger测序，获得序列。
5.生物信息学分析：对ICE1基因进行生物信息学分析，包括同源性序列分析、功能注释等。
6.反向遗传学技术：构建ICE1基因上下游基因的RNAi载体，转化入紫茎泽兰中，分析其生理作用。
7.靶标基因识别：利用酵母双杂交技术和GST-Pulldown技术进行ICE1靶标基因的识别，通过构建RNAi载体对靶标基因进行沉默，并检测其对外来植物的影响。
研究预期结果：
1.克隆到紫茎泽兰ICE1全长cDNA序列，并初步分析其生物信息学特征；
2.研究ICE1基因在紫茎泽兰冷适应性中的生理作用及调控机制；
3.研究ICE1基因在外来种子萌发和生长中的调控作用，并发现相关调控机制。
参考文献：
1.ChinnusamyV,ZhuJ,SunkarR,etal.Generegulationduringcoldacclimationinplants[J].PhysiologiaPlantarum,2010,126(1):52-61.
2.ThomashowMF.Plantcoldacclimation:freezingtolerancegenesandregulatorymechanisms[J].AnnuRevPlantPhysiolPlantMolBiol,1999,50:571-599.
3.吴承祯,冉亚兵.紫茎芋CBF/ICE家族转录因子的研究进展[J].南京农业大学学报:自然科学版,2009,32(1):135-141.