油菜MET1基因克隆与进化分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

长期以来，人们一直认为生物体的遗传性状完全是由 dna 决定的。目前,随着基因组计划不断推进，诸多物种全套基因组序列已完成。随着研究的深入,发现许多生物的表型千差万别,但其基因序列却差异不大。进而表观遗传学(epigenetics)应运而生，表观遗传学是系统研究在没有 dna 序列变化、可遗传的基因表达改变的遗传学分支学科。无论是在动物、植物还是微生物研究领域,表观遗传学作为阐明基因组功能及基因表达的关键研究领域,已成为生命科学研究热点之一^[1]。dna甲基化是表观遗传的一种方式，是广泛存在于真核生物活体细胞最为常见的一种基因组 dna 共价修饰形式，其过程为遗传物质dna 复制后,由甲基化酶（methylase, met）催化 s2 腺苷甲硫氨酸上的甲基,转移到 dna 的腺嘌呤(a) 或胞嘧啶(c) 碱基上进行 dna 的甲基化共价修饰^[2]。修饰过程中，dna 的甲基化并不改变基因的碱基序列,而是通过影响基因的表达以改变其功能。甲基化作为基因组 dna 的一种表观遗传方式，在植物体的生长发育中起着重要的作用^[3]。

在植物 dna 甲基化过程中， dna甲基转移酶起着非常重要的作用，它催化 dna 甲基化的完成。根据甲基化作用过程，可将植物细胞中的 dna甲基转移酶分为结构和功能不同的三类^[4], 即 met1甲基转移酶、染色质甲基化酶和结构域重排甲基转移酶。

met1甲基转移酶在植物甲基转移酶中占统治地位，主要功能是在重复和单拷贝的 dna 序列中维持甲基化^[5]， 现已在胡萝卜、豌豆、番茄和玉米中分离得到了 met1 及其同源物。第一个编码植物 dna 甲基转移酶的基因是由finnegan 等从一个转基因的拟南芥品系中分离出来的，即 met1甲基转移酶^[6]。met1 比原核细胞中的甲基转移酶大得多,在结构上类似于哺乳动物的甲基化酶 dnmt i^[7]， 二者在甲基转移酶结构域上有50%的同源性。它的主要功能是将酶引向细胞核，在 s 期将酶引向复制叉和对半甲基化模板具高度选择性^[8-9]。它在重复和单拷贝的 dna 序列中维持甲基化，且对 cg 双核苷酸的甲基化活性比对 cng 三核苷酸甲基化的活性要强。最近研究发现，met1 在从头甲基化cg岛的过程中与一个发起甲基化的 rna 片段有应答，从而增强了从头甲基化酶的活性^[10]。met1 还对许多形态特征、花期调控、移植变化和胚胎发育等有影响。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

对油菜基因组中met1基因进行克隆，并对met1基因进化进行分析，通过分析进一步了解met1基因在进化中的变化及其表达模式差异对油菜生长发育的影响。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

本毕业实习拟通过白菜和甘蓝的met1同源基因序列为模板，设计兼并引物，同源克隆油菜met1基因，并对met1基因进行进化分析，了解met1基因进化过程中的变化及其表达模式差异对油菜生长发育的影响。

技术路线：

4. 研究创新点

本次毕业实习对MET1同源基因在油菜基因组中的表达进行详细研究，能揭示其进化过程中的变化及其表达模式的差异对生长发育的影响。

5. 研究计划与进展

研究计划：

2013.72013.8 理论课学习、明确实验思路、学习并掌握基本的实验技术。

2013.82013.12 设计引物，进行油菜met1基因克隆。