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TALE在拟南芥基因编辑及基因表达调控中的功能研究的开题报告
一、研究背景
拟南芥(Arabidopsisthaliana)是植物学家广泛研究的模式植物之一，因为它具有小型身材、短生命周期、容易培养的特点，并且其基因组已被完整测序。因此，拟南芥被广泛用于植物基因编辑与基因表达调控的研究。在这些研究中，TALE蛋白已被证明是一种强有力的工具，可用于靶向拟南芥基因序列的编辑和调控。
TALE(TALEffectors)是一类来源于染色体丝状杆菌(Xanthomonasspp.)的蛋白，它们通过与靶基因的DNA序列的编码区结合，调控靶基因的表达。这些蛋白可以通过设计兼具特异性和亲和性的重复单元序列，来实现对特定DNA序列的结合，并搭载用于激活或抑制基因转录的活性域。因此，TALE蛋白已被广泛用于基因编辑和基因调控的研究中。
二、研究目的
本研究旨在利用TALE蛋白体外结合靶基因编码区的DNA序列，在拟南芥中实现基因编辑和基因表达调控。具体目标包括：设计可靶向指定拟南芥基因序列的TALE蛋白；利用TALE蛋白体外结合靶基因编码区的DNA序列，诱导CRISPR/Cas9蛋白对靶基因进行编辑；构建TALE蛋白激活或抑制的基因表达调控系统，以调控拟南芥目的基因的表达水平。
三、研究方案
1.设计TALE蛋白
根据目的基因编码区的序列，使用基于TALE-RVDs的TALE蛋白设计工具，设计TALE蛋白的DNA结合序列。利用PCR方法，扩增TALEDNA序列，并将其插入到噬菌体展示载体上，以便于快速筛选高亲和力的TALE蛋白。
2.体外组装CRISPR/Cas9复合物
将设计得到的TALE蛋白与Cas9蛋白一起体外组装成CRISPR/Cas9复合物。通过改变CRISPR引物的序列，实现对目的基因不同位点进行靶向编辑。
3.基因表达调控系统的构建
在目的基因的上游或下游区域，插入TALE蛋白激活或抑制的转录调控域(TAD或TID)，以实现基因表达的调控。为了测试调控系统的有效性，我们还将在拟南芥上构建一个荧光蛋白报告系统，并将其放到我们的激活或抑制基因之后。
四、研究意义
利用TALE蛋白搭载的DNA结合序列，可以高效而精准地实现拟南芥基因的编辑和基因表达的调控。本研究的结果可以促进拟南芥基因编辑和基因调控技术的发展。未来，这些技术还可以被用于其他植物物种中，以加速植物遗传工程的研究和实践。