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甘蓝型油菜SOD基因的克隆和表达----姚远


华中农业大学大学生科技创新基金(SRF)项目
立 项 申 请 书

项目名称
甘蓝型油菜SOD基因的克隆和表达
申请人
学号、姓名
姚远
050312011
院系
班级
植物科技学院
04级植保3班
联系
方式
87287376
指导教师姓名、职称
甘莉 教 授
合作者
姓名、班级
周继朋 李萌 05植科6
申请项目时间
2007年6月
预定完成时间
2009年6月
立项依据
意义及现状分析
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)在需氧原核生物和真核生物中广泛存在是活性氧清除系统中第一个发挥作用的抗氧化酶。植物正常代谢过程和在各种环境胁迫下均能产生活性氧和自由基活性氧和自由基的积累引起细胞结构和功能的破坏。1969年,McCord和Fridovich首先揭示了SOD的生物学功能。SOD岐化超氧物阴离子自由基生成过氧化氢和分子氧在保护细胞免受氧化损伤过程中具有十分重要的作用。
为进一步了解SOD的结构与功能以及表达调控人们已经克隆和测序拟南芥、豌豆、水稻和烟草等多种植物的SOD基因。Cornelia R(1992)克隆了水稻CuZn-SOD的cDNA基因;在烟草上,己获得CuZn-SOD,Mn-SOD和Fe-SOD的全部cDNA克隆,并得到了转Mn-SOD基因的烟草植株(Bowler C,1991;Price AH,1994),Carter C(2000)还纯化了一个烟草CuZn-SOD蛋白。通过序列分析和比对发现,在序列和结构上,Fe-SOD和Mn-SOD具有很高的同源性达到70%,而CuZn-SOD与它们中的任何一个都不存在同源性;1994年Bowler指出植物有3类SOD,其中Cu/Zn-SOD最常见,存在于叶绿体和细胞质里,Fe-SOD存在于叶绿体中,而Mn-SOD存在与线粒体中(Bowler et al.,1994)。2003年Trindade等研究了番茄中分离出的Cu/Zn-SOD基因以它的启动子的特征(Trindade et al.,2003);2006年Baek等研究发现小麦在冷胁迫下其3种Mn-SOD的表达量是不同的,而后又得到了小麦的Mn-SOD基因组序列,并对其进行了结构分析(Baek KH等,2006)。而在油菜中,只有Liu在1998年(Liu J,1998)于芥菜型油菜中克隆到2个关于Cu/Zn-SOD的cDNA片段。
本实验克隆甘蓝型油菜SOD基因,了解甘蓝型油菜SOD基因的结构并推测SOD基因功能。了解甘蓝型油菜SOD基因在菌核病诱导下转录水平和翻译后酶活性水平的表达特征。
研究内容
利用GenBank资源,以拟南芥和芸薹族中其他植物的SOD基因同源保守序列设计引物,在甘蓝型油菜cDNA中扩增SOD基因片段。克隆测序,BLANST比较分析甘蓝型油菜SOD基因片段的特点和同源性。RACE PCR技术扩增cDNA全长,分析核苷酸序列并推断蛋白质的氨基酸序列。利用生物信息学软件对所克隆的序列最长阅读框蛋白质的性质、疏水性、蛋白家族进行分析。同时进行二级结构预测。
根据SODcDNA全长设计引物扩增基因组DNA,应用生物信息学软件进行SOD基因组DNA序列结构分析。
不同抗(耐)菌核病的甘蓝型油菜在菌核病诱导下SOD基因转录水平和翻译后酶活性水平的表达特征。
(4)菌核病菌诱导前、后的不同抗、感品种(系)油菜,不同发育期SOD酶活性的差异。
(5)菌核病菌诱导前、后的不同抗、感品种(系)油菜,SOD基因的表达差异。不同时空SOD的表达差异。
 
 
技术路线
 
 
 
 
 
 
 
 
 
研究方法:
(1)利用GenBank资源,以拟南芥和芸薹族中其他植物的SOD基因同源保守序列设计引物,同源序列法克隆SOD基因,RACE PCR和Semi-Nested PCR技术扩增cDNA全长,克隆测序
(2)根据SODcDNA全长设计引物扩增SOD基因组DNA全长,克隆测序。
(3)BLANST比较分析甘蓝型油菜SOD基因组DNA的特点和同源性。生物信息学方法推断蛋白质的氨基酸序列,并对所克隆的序列最长阅读框蛋白质的性质、疏水性、蛋白家族进行分析,同时进行二级结构预测。基因组结构特征。
(4)菌核病菌诱导前、后的不同抗、感品种(系)油菜,不同发育期SOD酶活性的差异。
(5)菌核病菌诱导前、后的不同抗、感品种(系)油菜,SOD基因的表达差异。不同时空SOD的表达差异。
进度:2007年收集材料,同源序列法完成克隆SOD基因片段。
2008年RACE PCR和Semi-Nested PCR技术扩增cDNA全长,根据SODcDNA全长设计引物扩增SOD基因组DNA全长,克隆测序。BLANST比较分析甘蓝型油菜SOD基因组DNA的特点和同源性。生物信息学方法推断蛋白质的氨基酸序列,并对所克隆的序列最长阅读框蛋白质的性质、疏水性、蛋白家族进行分析,同时进行二级结构预测。
2009年撰写毕业论文。
已具备的条件及研究工作的基 础
 
实验室正以油菜(Brassica napus)为材料对上述问题进行系统地研究。具有完成本研究的仪器设备和成熟的技术方法。
拟提供的成果及形式
   发表一篇国内一级学报。
申请经费金额及开支预 算
3000元。主要用于购买试剂和消耗品。
申请人承 诺
签名:
 
指导教师意见
指导教师签名:
     
院系
评审
意见
负责人签章:
                                                     
学校审批意见
负责人签章: