苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白质Cry7Cal的结构及其与功能的关系研究的任务书.docx

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白质Cry7Cal的结构及其与功能的关系研究的任务书
任务书
一、任务背景和意义
农业是国民经济的重要组成部分，也是保障国家粮食安全和农民收入的重要保障。然而农业生产中，害虫的侵害一直是制约生产效益的根本因素。化学农药是目前最广泛使用的控制害虫的方法之一，但其安全性和环境影响在不断减弱。因此，寻找生物农药来替代化学农药，已经成为农业研究的热点。
苏云金芽胞杆菌是一种具有重要生态作用的微生物，其菌株可以产生包括Cry蛋白在内的多种杀虫蛋白质。其中，Cry7Cal是一种新发现的杀虫晶体蛋白质，其具有高效杀虫作用。因此，深入研究Cry7Cal的结构和功能，对于探索新型生物农药的研究具有积极的推动意义。
二、研究目标和任务
本研究的目标是确定Cry7Cal的结构，并深入分析其与杀虫作用的关系。具体任务如下：
1.进行Cry7Cal的纯化和结晶实验，获得高质量的结晶体。
2.利用X射线衍射技术对Cry7Cal晶体进行结构解析。
3.利用生物信息学方法，预测Cry7Cal的结构特点和可能的功能区域。
4.利用蛋白质功能验证技术，验证预测结果，并深入分析Cry7Cal与靶标虫害的结合机制和杀虫作用机理。
5.在Cry7Cal的基础上，进一步探索该蛋白及其同源物在生物农药开发中的应用潜力。
三、研究方法和技术路线
1.Cry7Cal的纯化和结晶实验
从苏云金芽胞杆菌中纯化Cry7Cal，采用分子筛层析法和各种电泳方法。获得纯度大于95%的Cry7Cal蛋白质，并通过多轴向动态光散射测得该蛋白的分子量和构象特征，并进行初步结晶实验。
2.CrysCal晶体的结构解析
获得高质量的Cry7Cal晶体，采用X射线衍射技术进行数据收集，并进行相位解析和光密度修正。最终通过电子密度图和分子模型构建，确定Cry7Cal的分子结构。
3.生物信息学分析
通过PDB、CATH和SCOP等数据库，对Cry7Cal与它人同源物的结构进行比较和分析。利用结构预测工具，预测Cry7Cal的功能区域和结构特点，并对其结构-功能关系进行初步探讨。
4.蛋白质功能验证
利用强大的生物技术手段，对Cry7Cal蛋白质的杀虫性质进行分析。采用酵母表达系统，构建转基因菌系等方法，验证Cry7Cal与靶标虫害之间的结合及其杀虫作用机制。
5.应用探索
探索基于Cry7Cal的杀虫蛋白质在生物农药开发中的应用潜力。通过Cry7Cal及其同源物的比较，挖掘出潜在的高效杀虫蛋白质。
四、研究预期成果
1.确定Cry7Cal的分子结构，探究其所属蛋白家族的结构与功能方面的共性和差异。
2.对Cry7Cal的杀虫机理进行深入研究，为新型农药的研究和开发提供重要的基础。
3.探究基于Cry7Cal的杀虫蛋白质在生物农药开发中的应用潜力，为生物农药的推广应用提供一定的参考意见。
五、研究计划和进度安排
本研究共需12个月，研究计划和进度安排如下：
第1-4个月，完成Cry7Cal的纯化、结晶和初步结构解析试验。
第5-6个月，通过分子模型构建和生物信息学分析，确定Cry7Cal的分子结构和功能区域。
第7-9个月，利用蛋白质功能验证技术，深入分析Cry7Cal的杀虫作用机理。
第10-12个月，探索基于Cry7Cal的杀虫蛋白质在生物农药开发中的应用潜力。
六、预算及资源保障
本研究预算为300万元，主要用于以下方面：
1.实验设备、药品和材料费用：100万元。
2.科研人员工资、津贴：100万元。
3.交通、差旅费用和会议费用：50万元。
4.文献检索、资料采集等费用：50万元。
本研究将充分利用过去获得的科研资源优势，并积极争取更多的资金支持，确保研究的实施与完成。