菊花远缘杂交胚胎败育的分子机理研究的开题报告.docx

菊花远缘杂交胚胎败育的分子机理研究的开题报告
一、课题背景
菊花（ChrysanthemummorifoliumRamat.）是重要的观赏性花卉，不仅具有高的观赏和经济价值，而且是一种理想的杂交育种材料之一。其中，菊花远缘杂交育种是利用遗传变异和基因组组合的方法获得诸如新的基因型、新的品种、新的优良性状等的主要手段之一。
然而，在菊花远缘杂交育种中，杂交胚胎的败育率较高，使其成为制约其进一步发展和应用的重要因素。杂交胚胎败育的原因较为复杂，多由于两种亲本间基因组互作关系的异常所致，其中一些异常涉及基因组间的杂交障碍，但具体机理目前尚未明确。
二、研究目的和意义
菊花远缘杂交育种技术的发展和应用受到杂交胚胎败育的制约。因此研究远缘杂交胚胎败育的分子机理对于解决此问题和推动菊花远缘杂交育种的发展具有重要意义。本研究旨在探究菊花远缘杂交胚胎败育的分子机理，为解决其实际问题提供科学依据。
三、研究内容和技术路线
1、研究模式杂交亲本
本研究选用不同菊花品种，包括远缘种及其亲本和自交控制等进行研究。探究其间的杂交互作关系，进一步揭示导致远缘杂交胚胎败育的分子机理及遗传因素。
2、构建RNA-Seq高通量测序文库
利用RNA-Seq高通量测序技术及基因芯片技术分析分子水平的变异和表达差异，初步筛选促进和抑制远缘杂交胚胎发育的关键基因。通过比对和分析测序数据，预测和鉴定关键基因、转录因子和miRNA等分子表达的变异和差异。
3、建立CRISPR/Cas9基因编辑系统
本研究将采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，针对最终鉴定的关键基因进行基因编辑研究，搭建分子生物学实验技术体系，实现基因功能验证。
4、基因表达差异分析
本研究选用qPCR技术和基因芯片技术研究在远缘杂交胚胎形成过程中关键蛋白质家族类基因、生长激素和分子信号通路等的表达变化，明确不同阶段间的表达差异和变异模式。
四、研究预期结果
本研究将以菊花为研究对象，系统研究远缘杂交胚胎败育的分子机理。研究结果可望实现以下预期成果：
1、总体揭示菊花远缘杂交胚胎败育的分子机理和遗传因素。
2、筛选出主导远缘杂交胚胎成活与败育的关键基因和信号通路。
3、分析远缘杂交胚胎发育的分子基础，并初步实现了对上述关键基因的基因编辑。
4、以基因芯片和qPCR技术为手段，明确分子水平基因表达变异的模式。
五、可能面临的问题和解决方案
1、复杂数据的处理挖掘和集成。
解决：本研究采取高通量测序技术和基因芯片技术相结合的策略，实现数据的覆盖和整合。
2、技术难度较高，人员配备密集。
解决：建立合理的实验室科研体系，引入多方面专业人才，构建多学科交叉协同工作机制，科学严谨、高效而有针对性地开展各项研究工作。
六、研究论文和成果应用
本研究结果可望刊发高质量论文，提供菊花远缘杂交育种的理论基础和技术支撑，促进菊花远缘杂交育种的进一步发展与应用。同时，可探究远缘杂交育种的相关基础研究问题，为其他类似作物的远缘杂交育种提供借鉴和参考。