水稻和拟南芥耐五价砷胁迫的机理研究的任务书.docx

水稻和拟南芥耐五价砷胁迫的机理研究的任务书
任务书
一、任务背景和意义
五价砷（As(V)）是自然界中广泛存在的一种砷形态，在某些地区的水源和土壤中会出现高浓度的As(V)污染。As(V)污染对环境和生态系统的影响日益引起人们的关注。水稻和拟南芥作为人类主要的食用，经济作物，其对于As(V)污染的胁迫响应机制及其耐受性具有重要意义。研究水稻和拟南芥的耐As(V)的机理，可以为发展抗Arsenic污染的农业、改善食品安全提供理论依据。
二、任务目标
1.了解As(V)污染对水稻和拟南芥的生长和发育的影响。
2.掌握As(V)胁迫下水稻和拟南芥的形态、生理和分子生物学响应机制。
3.探究As(V)耐性调控的分子机制。
4.对As(V)耐性的促进途径进行研究。
三、任务内容和要求
1.以水稻和拟南芥为模式系统，研究As(V)胁迫对种子萌发、生长发育及相关形态和生理指标的影响，包括根长、茎高、生物量、光合速率、叶绿素含量、抗氧化酶活性等。
2.通过转录组、蛋白质组等多组学技术，分析As(V)胁迫下水稻和拟南芥的基因表达、信号传导、代谢途径、膜透性等方面的响应。
3.对于在耐受性方面表现突出的As(V)耐性基因进行进一步深入的研究，探究其调控机制和作用网络。
4.开展As(V)耐性促进途径的筛选研究，通过生物学和分子生物学等手段，优选具有良好耐受性状和较高产量的优良基因材料。
5.研究成果需发表高水平学术论文2-3篇。
四、研究方法
1.测量生物学指标，使用显微镜和数字影像系统对形态结构等进行细致观察。
2.采取qRT-PCR、Westernblotting和RNA-seq技术等进行基因表达的定量分析；利用TMT-MS和2-DE*，对具有差异表达蛋白筛选、鉴定和定量。
3.对保护细胞免受As(V)伤害的抗氧化酶的活性进行测定，并通过ROS-gloTMH2O2和GSH/GSSG检测试剂盒检测活性氧和抗氧化系统的水平。
4.利用原位杂交和代表性的品种宿根染色体亲本及杆基杂交染色体的简单重复序列扩增，研究As(V)耐受相关基因的分子机制。
五、研究计划和进度安排
本实验计划为期两年。第一年主要进行As(V)胁迫下水稻和拟南芥对形态结构、生理指标等方面的初步分析；第二年探究As(V)耐性调控的分子机制及耐性促进途径的筛选研究。各研究阶段的实验计划及进度如下：
第一年
第一季度（1-3月）：准备实验材料，多次As(V)胁迫初筛。
第二季度（4-6月）：应用生长水平强、耐受性强的水稻和拟南芥，以As(V)配合不同浓度的培养基，测定相应的生物学指标，建立生物学数据；
第三季度（7-9月）：收集分析数据，编写实验过程和结果总结报告。
第四季度（10-12月）：开展基因表达及相关分子机制探究，开始转录组测序。
第二年
第一季度（1-3月）：开展代谢和膜透性有关的基因组学探究，进行qRT-PCR及Westernblotting的验证，开展转录因子相关基因全长克隆。
第二季度（4-6月）：整合基因组学和蛋白质组学进行生物信息学分析，筛选差异蛋白，挖掘子系统相互作用网络。
第三季度（7-9月）：摘取微吻合技术调查As(V)耐性相关基因，开展CRISPR等基因编辑与功能鉴定。
第四季度（10-12月）：总结分析研究数据，编写两篇学术论文，准备学术交流报告。
六、研究经费
本研究项目的经费主要用于购买实验试剂和设备，资助研究人员进行差旅、参加学术会议、论文发表等。经费总计不少于200万元。
七、研究团队
本研究团队由20名研究员和博士后组成，包括生物学、化学、分子生物学、生态学、农业等多个领域的专家和学者。研究团队将利用其多学科和综合技术的优势，共同完成本实验的研究目标。
八、研究成果
本研究的成果将在相关期刊上发表2-3篇学术论文，参加国内外学术会议，并推广应用于生产实践。同时，还将为相关政策和技术发展提供理论依据和应用推广的技术支撑。