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水稻籽粒镉积累性状的全基因组选择研究的开题报告
摘要：
水稻籽粒中的镉积累可以对身体健康造成威胁，因此，生物学家一直在寻找降低水稻镉积累的有效方法。全基因组选择是一种流行的方法，通过对不同基因的筛选，可实现对植物的性状优化。本文探讨了利用全基因组选择减少水稻籽粒中镉含量的可行性，提出了相关实验设计和方法，旨在深入了解水稻籽粒中镉积累性状的遗传因素，并为生产提供一种新的控制水稻镉积累性状的方法。
1.研究背景
水稻可作为世界粮食主要来源之一，其种植也占据了生产中重要的地位。不过，水稻生长在镉污染的土地上，愈加普遍，会导致水稻籽粒中镉的积累。水稻中的镉会从土壤污染物传入水中，随后进入水稻主干，并长入籽粒，最终被人们食用携带进人体。研究表明，水稻中的镉污染成分对身体健康会有严重的危害，对人体肝肾、呼吸、生殖系统、神经系统等方面都会有不良影响。遗传学家们认为，全基因组选择技术有可能成为实验室中进行水稻种植新型控制的有效工具。
2.研究目的
本文的主要目的是探讨利用全基因组选择尽可能减少水稻籽粒中镉的含量的可行性，通过筛选水稻中与镉积累相关的基因，以及对系统实验结果的探索，来了解镉积累性状的遗传因素，并确立水稻突变逆向选择的方法
3.研究方案
（1）实验设计
基于全基因组选择这种方法，我们主要会进行以下步骤：收集不同生境、具有变异的种类的不同品系水稻；小麦芽粉基质中进行种子发芽，同时在浸泡的水中添加重金属，根据不同品系的表现，从中挑选出抗重金属积累性状的水稻进行后续的选择。
在收集和筛选后，利用基因测序技术对这些样本的基因组进行测序分析。分子标签可通过预处理来确定。通过计算每个标记在参考基因组中的位置，可以推断它们与这些突变位点的距离。接着，我们将识别特定的标记和单核苷酸多态性（SNP或“snip”，以“千兆”为单位的分子标记）来解析水稻基因组的可性状关联。
在筛选样本时，还需要注意突变和不稳定品系的相关信息。在选中经过筛选的品系后，需要将其与控制品系进行对比研究，确定基因组间的差异性。
（2）实验方法
a.非选择代材料
根据案例研究，我们首先向水稻养殖中心的种子库订购种子，同时，从不同地点的水稻栽培专家那里收集更多的样本。收获后，检查种子质量并在温度、湿度、酸碱度等方面进行相关处理。
b.分子标记和突变测序
本项研究或用到的分子标记有SSR（微卫星）等。可通过PCR的方式获取，作为选材实验的测序标记。
c.镉浸泡实验
在收集后筛选出的选择突变表现突出的品系中，还需要对这些品系进行进一步的镉浸泡实验，并利用此种方法来搭建筛选平台。
4.研究计划
本项研究将于2022年初开始，进行一年左右。预计各流程停留时间如下：
阶段活动时间
收集样本搜集不同地点不同生境的样本，养成并保存（去掉阳性，保留高纯度）Dec2022
筛选样本观察样本，标记突变；发，培育Dec2022-Feb2023
标记分析筛选突变在基因组上的标记Oct2023
筛选逆向选择染色体和突变相关的位点被选中和排除Oct2023-Dec2023
5.结论与展望
全基因组选择法是一种可行的方法，能够减少水稻种植时重金属镉的积累，但关键在于筛选和突变选择的合适，以及实验方案的设计。通过全基因组选择法，我们可以了解更多水稻在遗传上控制镉积累的性状和路径，从而为开展更深入的研究打下坚实的基础。