拟南芥组蛋白甲基转移酶基因ATXR2的功能研究的任务书.docx

拟南芥组蛋白甲基转移酶基因ATXR2的功能研究的任务书
一、任务背景
拟南芥（Arabidopsisthaliana）是一种常用的模式植物，较小的基因组和短的生长周期使得它成为了分子生物学和遗传学研究的理想模型。在拟南芥中，组蛋白甲基转移酶（HMTs）是一类具有多种功能的蛋白质家族，其主要功能是在细胞核内催化组蛋白甲基化反应，并参与转录调控、基因表达调节、修饰染色质状态等多种生物学过程中。
ATXR2是拟南芥中的一种组蛋白甲基转移酶，属于SET2亚家族，是该亚家族的唯一一个存在于拟南芥中的成员。前期研究表明，ATXR2与H3K4me3标记（三甲基化赖氨酸组蛋白H3的第4位）的甲基化有关，是拟南芥中H3K4me3的关键甲基转移酶之一。除此之外，ATXR2还参与拟南芥胚胎发育、鱼鳞形态调整等多个生物学过程中。然而，关于ATXR2在拟南芥中的功能和调节机制，尚在探索中。
为了深入了解ATXR2在拟南芥中的功能和调节机制，本实验拟对其进行研究。
二、研究目的
1.确定ATXR2在拟南芥中的表达时空分布规律，分析其与拟南芥生物学过程的关系。
2.通过ATXR2基因敲除和过表达实验，探究ATXR2对拟南芥胚胎发育、鱼鳞形态调整等多个生物学过程的调节机制。
3.通过ATXR2与H3K4me3标记的特异性结合和高通量测序技术，深入分析ATXR2与该标记之间的相互作用关系，并揭示ATXR2在调节基因转录活动中的作用机制。
三、研究内容及技术路线
1.ATXR2在拟南芥中的表达时空分布规律的分析
1.1提取拟南芥根、茎、叶、花和花药等组织的总RNA，并进行反转录合成cDNA。
1.2利用SYBRGreenI法进行荧光定量PCR，分析ATXR2在不同组织和不同发育阶段拟南芥的表达水平。
2.ATXR2对拟南芥胚胎发育的调节机制的研究
2.1构建ATXR2基因敲除和过表达拟南芥植株，并分别进行野生型、ATXR2敲除植株、ATXR2过表达植株的比较分析。
2.2观察拟南芥胚胎发育过程中胚胎体细胞分裂情况的变化，分析ATXR2对胚胎发育的调节作用。
3.ATXR2与H3K4me3标记的相互作用机制的研究
3.1利用蛋白质亲和层析法分离ATXR2和组蛋白复合物，使用H3K4me3标记的头尾肽模拟体系，分析ATXR2与该标记之间的结合情况。
3.2利用ChIP-seq等高通量测序技术，全面描绘ATXR2与H3K4me3标记在基因排序区域的分布图谱，阐明ATXR2在调节基因转录活动中的作用机制。
四、预期结果及意义
通过ATXR2在拟南芥中的功能研究，预期可以获得以下成果：
1.确定ATXR2在拟南芥中的表达时空分布规律，深入了解ATXR2与拟南芥生物学过程的关系。
2.揭示ATXR2在拟南芥胚胎发育和鱼鳞形态调整等多个生物学过程中的调节机制，为揭示ATXR2的生物学功能提供重要线索。
3.分析ATXR2与H3K4me3标记之间的相互作用关系，并阐明ATXR2在调节基因转录活动中的作用机制，为深入理解HMTs的功能和调节机制提供新的思路。
总之，该研究不仅可以丰富我们对拟南芥生物学过程的认识，还有望为揭示植物中HMTs的功能和调节机制提供理论指导。