组蛋白去乙酰化酶HDT701调控水稻粒型和产量的机制研究的任务书.docx

组蛋白去乙酰化酶HDT701调控水稻粒型和产量的机制研究的任务书
任务书
课题名称：组蛋白去乙酰化酶HDT701调控水稻粒型和产量的机制研究
研究背景和意义：
水稻是全世界最重要的粮食作物之一，其产量直接影响到全球粮食供应和农民的生计。目前，我国水稻产量已经达到了世界领先水平，但是市场对品质和产量的需求不断提高。因此，为了提高对水稻产量和品质的掌控，需要深入了解水稻稻粒发育的分子机制。组蛋白去乙酰化酶HDT701是一种能够去除组蛋白上乙酰化修饰的蛋白质，与植物的发育和逆境响应密切相关。因此，研究组蛋白去乙酰化酶HDT701在水稻稻粒发育调控中的作用机制具有重要意义。
阶段性研究目标：
本次研究的主要目的是探究组蛋白去乙酰化酶HDT701在水稻粒型和产量调控中的机制。本研究将分3个阶段完成以下目标：
阶段一：使用CRISPR-Cas9技术构建HDT701敲除和过表达水稻转基因植株。
阶段二：对比敲除和过表达水稻转基因植株的形态学特征、生理生化特性和产量数据，并分析其差异。
阶段三：通过组蛋白结构分析和表观遗传学研究，探究组蛋白去乙酰化酶HDT701与水稻粒型和产量相关基因的互作关系和机制。
研究方法和流程：
阶段一：使用CRISPR-Cas9技术构建HDT701敲除和过表达水稻转基因植株。
1.样品准备：水稻品种：“三优99”。
2.选择并合成适当的目标序列，设计引物和探针。使用在线设计工具，合成针对目标DNA序列进行基因编辑的CRISPR/Cas9单指针RNA（sgRNA）。
3.转化CRISPR/Cas9和不同载体（来自不同原始种的cDNA用于敲入载体）转化材料，分别进行筛选得到敲除和过表达的植株。
4.利用PCR、Southern印迹等技术鉴定转化植株。
阶段二：对比敲除和过表达水稻转基因植株的形态学特征、生理生化特性和产量数据，并分析其差异。
1.取敲除和过表达水稻转基因植株的叶片测定光合速率、气孔导度、叶绿素含量等生理生化指标。
2.观察和比较敲除和过表达水稻转基因植株的形态学特征（植株高度、穗长、粒数等）。
3.采集水稻籽粒，测量各植株的产量数据并进行方差分析，分析敲除和过表达转基因植株与野生型水稻的产量差异。
阶段三：通过组蛋白结构分析和表观遗传学研究，探究组蛋白去乙酰化酶HDT701与水稻粒型和产量相关基因的互作关系和机制。
在敲除、过表达水稻转基因植株和野生型水稻中，提取组蛋白并进行下列分析：
1.利用染料标记和重组蛋白等技术研究HDT701对组蛋白结构的改变。
2.使用质谱等技术检测组蛋白的乙酰化状态。
3.使用DNA萃取技术收集组蛋白与DNA结合的复合物，通过高通量测序和ChIP-Seq技术研究HDT701与水稻粒型和产量相关基因的互作关系。
预期成果：
本研究旨在揭示组蛋白去乙酰化酶HDT701在水稻粒型和产量调控中的机制，预计可以取得以下结果：
1.成功构建HDT701敲除和过表达水稻转基因植株。
2.对敲除和过表达水稻转基因植株的形态学特征、生理生化特性和产量数据进行对比分析，明确了HDT701在水稻稻粒发育方面的重要性。
3.通过组蛋白结构分析和表观遗传学研究，探究了组蛋白去乙酰化酶HDT701与水稻粒型和产量相关基因的互作关系和机制。
4.提供基础鉴定具有产量和品质潜力的新水稻品种的公共资料库。
时间安排：
本研究计划3年完成，拟定如下研究时间表：
第1年：
1.计划建立HDT701敲除和过表达水稻转基因植株，确定适当的转化条件。
2.对敲除和过表达水稻转基因植株的形态学特征和生理生化特性进行初步观察并记录。
3.在第1年年底前成功构建敲除和过表达水稻转基因植株种子库。
第2年：
1.使用已建立的敲除和过表达水稻转基因植株，进一步对形态学和生理生化特性进行详细分析，并测量产量数据。
2.利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对敲除和过表达转基因植株进行优化。
3.启动HDT701与其他粒型和产量相关基因的互作关系与机制的研究，并进行初步实验。
第3年：
1.使用组蛋白结构分析和表观遗传学研究，深入探究HDT701与水稻粒型和产量相关基因的互作关系和机制。
2.归纳、下载并分析第三年所有实验数据，撰写学术论文，并提交国际SCI杂志。
3.完成项目结题，撰写结题报告。
人员安排：
本研究组共有12名研究人员，包括：
主持人：1名，教授
项目负责人：1名，副教授
国际合作专家：1名
研究生：4名
课题助手：5名
经费预算：
本研究预计经费总计100万元，其中：
设备购置费：30万元
试剂费：20万元
研究生奖学金：25万元
差旅费：10万元
专家咨询费：5万元
出版费用：5万元
其他：5万元
责任书：
本研究的实验过程中将遵循实验室管理制度和安全操作规程。承担本项目的研究人员，除遵循实验室规定的课题管理