番茄组蛋白去乙酰化酶基因家族分子特性与功能初步分析的任务书.docx

番茄组蛋白去乙酰化酶基因家族分子特性与功能初步分析的任务书
任务书
题目：番茄组蛋白去乙酰化酶基因家族分子特性与功能初步分析
背景与意义：
组蛋白去乙酰化酶（HDAC）是一类具有广泛生物学功能的酶，其在基因转录调控、细胞周期调控、细胞分化以及细胞凋亡等方面都起着重要作用。作为重要的转录后修饰酶，HDAC的缺陷和突变与许多疾病的发生和发展有密切关系。目前，有越来越多的研究表明植物中的HDAC也具有类似于人类和动物中HDAC的一系列功能，如基因表达调控、开花时间、花器官发育，不同种类HDAC在植物胚胎发育中有独特的表达和功能等。然而，与动物和真菌中HDAC眼花缭乱的家族情况相比，植物中HDAC的家族分布和调控机制仍存在很多未知之处，因此，深入了解植物中HDAC的分子特性和功能机理，将有助于我们深入了解基因表达调控和植物生长发育的基本原理。
作为植物中的重要代表物种，番茄的生长发育以及逆境应对机制一直受到广泛关注。通过对番茄植株中HDAC基因家族的分析，有助于为番茄的基因表达调控探明新的途径，进一步提高番茄对逆境的适应性。
研究目标：
1.鉴定番茄基因组中的HDAC基因家族；
2.分析HDAC基因家族的分子特性和结构特征；
3.探究HDAC基因家族在番茄中的表达谱以及其调控机制；
4.研究HDAC基因家族对番茄生长发育和逆境应答的作用；
5.探讨番茄HDAC基因家族在植物环境适应性上的潜在作用机制。
研究内容：
1.HDAC基因鉴定
通过对番茄基因组资料进行系统性搜索，筛选出可能与HDAC基因家族相关的基因，对这些基因进行系统演化分析，筛选出番茄中真正的HDAC基因。从而获取完整的番茄HDAC基因家族信息。
2.分析HDAC基因家族的分子特性和结构特征
对于被确定为HDAC基因的序列，通过多序列比对，分析其基因长度、碱基组成、氨基酸序列以及基因家族之间的分子保守性等特征。同时，通过进行二级结构和三级结构预测，分析番茄中HDAC基因家族的结构特征。
3.探究HDAC基因家族在番茄中的表达谱以及其调控机制
通过真核生物中普遍的RNA-seq技术，分析不同发育时期、不同组织和不同条件下（如逆境）番茄HDAC基因家族的表达谱变化；同时，结合番茄中其他基因表达数据和分子信号通路信息，探讨HDAC基因家族的调控机制和参与的信号途径。
4.研究HDAC基因家族对番茄生长发育和逆境应答的作用
对于鉴定出来的HDAC基因家族进行功能研究，通过构建过表达和沉默转化番茄，分析HDAC基因家族对番茄生长发育和逆境应答的作用。
5.探讨番茄HDAC基因家族在植物环境适应性上的潜在作用机制
结合前面得到的实验结果和文献资料，探讨番茄HDAC基因家族在植物环境适应性上的潜在作用机制。
研究预期成果：
1.确定番茄HDAC基因家族成员，并分析其分子特性和结构特征；
2.建立番茄HDAC基因家族表达谱和调控网络，深入探讨其参与的信号途径；
3.建立番茄HDAC基因家族的功能研究体系，系统研究其在番茄生长发育和逆境应答中的作用机制；
4.对番茄HDAC基因家族在植物环境适应性上的潜在作用机制进行初步探讨，为后续研究提供方向。
研究步骤：
1.获取番茄基因组数据，筛选与HDAC基因家族相关的基因；
2.对筛选出的基因进行多序列比对和系统演化分析，确定番茄中的HDAC基因家族；
3.对已确定的HDAC基因家族进行分子特性和结构特征分析；
4.通过RNA-seq技术，分析HDAC基因家族的表达谱和调控机制；
5.建立番茄HDAC基因家族的功能研究体系，系统研究其在番茄生长发育和逆境应答中的作用机制；
6.对番茄HDAC基因家族在植物环境适应性上的潜在作用机制进行探讨。
支撑条件：
实验室已拥有基因克隆、细胞培养、RNA干扰等基本技术，同时可借助栽培和实验场地等资源支撑研究。
参考文献：
1.李峰.植物组蛋白去乙酰化酶基因家族及其功能[J].生命的化学,2015,2015(4):26-32.
2.HanX,etal.Genome-wideidentificationoftheHDACgenefamilyinsoybeanandfunctionalcharacterizationofGmHDAC11involvementinseedgermination[J].BMCPlantBiology,2020,20:5.
3.GriggSP,etal.AcompetingendogenousRNAnetworkregulatesfloweringtimeinArabidopsis[J].NatureCommunications,2020,11(1):1-15.