小麦氮利用效率相关基因TaGDH的克隆与功能分析的任务书.docx

小麦氮利用效率相关基因TaGDH的克隆与功能分析的任务书
任务书
一、任务背景
小麦作为我国最主要的粮食作物之一，产量与质量的提高具有重要的战略意义。氮素是小麦生长发育过程中不可缺少的营养元素，但是在现代化农业生产中，氮肥使用不当会对环境产生负面影响。因此，提高小麦的氮利用效率是现代农业生产中的一个重要课题。
TaGDH（Glutamatedehydrogenase）是参与小麦氮代谢的关键酶之一，它催化谷氨酸和α-酮戊二酸之间的双向转化，从而调节氮代谢通路。因此，对TaGDH基因的克隆和功能研究具有重要的意义。
二、任务目标
1.克隆小麦TaGDH基因
利用RT-PCR或RACE技术，从小麦基因组中克隆得到TaGDH基因序列，具体步骤如下：
（1）收集小麦样品，提取总RNA；
（2）利用反转录酶将RNA转录成cDNA；
（3）利用已有的同源物序列，设计TaqMan探针或Primers，进行RT-PCR或RACE扩增，得到完整的TaGDH基因序列。
2.对TaGDH基因进行生物信息学分析
利用生物信息学手段，对TaGDH基因进行序列分析和结构预测，包括编码的蛋白质序列的氨基酸组成、二级结构、三级结构等。同时，利用同源比对和进化树分析，对TaGDH的同源性和进化关系进行研究。
3.构建TaGDH基因的表达载体
将TaGDH基因克隆到适当的表达载体中（如pUC、pET等），并利用酵母双杂交或大肠杆菌表达系统进行表达，验证载体的可行性和表达效率。
4.TaGDH基因功能研究
利用PCR或其他方法，制备得到TaGDH基因敲除小麦品种，并对基因敲除重要农艺性状，例如产量、色素含量、叶片氮含量等进行检测，研究TaGDH基因在小麦氮代谢中的功能和作用机制。
三、任务计划
1.第一周：收集小麦样品，提取总RNA。
2.第二周：利用反转录酶将RNA转录成cDNA，并进行PCR筛选。
3.第三周：设计TaqMan探针或Primers,进行RT-PCR或RACE扩增，得到完整的TaGDH基因序列。
4.第四周：进行生物信息学分析，对TaGDH基因进行序列分析和结构预测。
5.第五周：利用同源比对和进化树分析，对TaGDH的同源性和进化关系进行研究
6.第六周：构建TaGDH基因的表达载体，并进行表达验证。
7.第七周：制备得到TaGDH基因敲除小麦品种，并进行重要农艺性状的检测。
8.第八周：进行数据分析和结果总结
四、预期成果
1.成功克隆得到小麦TaGDH基因的全长序列，并完成生物信息学分析。
2.成功构建得到TaGDH基因表达载体，并进一步验证其表达效率和可行性。
3.实现TaGDH基因的敲除，并得到了初步的功能研究结果，研究TaGDH基因在小麦氮代谢中的作用机制。
五、参考文献
1.李昌民,王凤武.从小麦氮代谢途径的分析看氮肥提高产量的策略[J].化学进展,2013(03):226-232.
2.SuQ,LiL,LiB,etal.OverexpressionofTaGDH,anovelgenefromwheat,enhancestolerancetooxidativestressinArabidopsis[J].PlantGrowthRegulation,2015,76(2):163-172.
3.SinghS,GroverA.Molecularanalysisanddevelopmentalexpressionofglutamatedehydrogenaseisoformsinwheat[J].PlantPhysiologyandBiochemistry,2010,48(7):551-560.
4.LiuC,TangY,ZhangK,etal.TaGDH,awheatgeneencodingglutamatedehydrogenase,isessentialforrespondingtoosmoticandoxidativestresses[J].PlantCellReports,2013,32(9):1335-1349.