温度调控拟南芥种子萌发的全基因组关联分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1 研究意义随着全球气候变暖的加剧,高温成了制约植物生长发育的主要非生物胁迫因子之一,在农业生产中温度逆境是限制其地域分布的主要因子。

近年来全球性温室效应不断加剧，据预测我国各地的增温幅度将明显高于全球，整个农业将面临严重挑战。

近年来，对植物高温胁迫响应机理的研究已经成为生命科学研究中的热点领域，目前虽然已经取得很大的突破，但仍然有不少相互矛盾的结果和很多不能确定的命题[1]。

2. 研究的基本内容和问题

2.1 研究目标由于目前对温度调控拟南芥发芽定位研究的仅有少数报道，而且研究结果之间不一致。

因此，本研究以77份拟南芥自然变种为研究材料，利用全基因组关联分析（gwas）和第二代测序技术方法 ，进一步阐述拟南芥温度调控发芽的遗传方式，筛选出与耐热相关的分子标记，对于高温对其他植物的胁迫机制以及克隆耐热性状具有重要意义。

2.2 研究内容选取部分品种进行发芽率预实验，确定预实验温度；根据预实验温度对77份自然变种进行热处理；统计发芽率，整理数据进行全基因组关联分析，确定候选基因；针对候选基因突变体进行热处理，候选基因筛选；完成相应候选基因突变体表型鉴定，筛选候选基因；分析研究温度与拟南芥发芽率调控机制。

3. 研究的方法与方案

3.1 研究方法3.1.1供试材料种子来源:主要试剂和仪器漂白液（bleach）、吐温（tween）、灭菌水（sterile water）、移液枪（pipette）、滤纸（filter paper）、牙签（toothpick）、水浴锅（water bath）、100℃温度计（thermometer）、离心机、摇床1/2ms培养基(250ml) ms培养基 1.185g 蔗糖（sugar） 2.5g 琼脂（agar）2.0g3.1.2培养方法培养皿点种和发芽培养1)配置50%bleach，加入0.02%的吐温，种子灭菌3-5min，灭菌水清洗5遍，每个品种以50-60为样本用牙签点播于培养基；2)4℃冰箱低温层积4d(打破休眠，发芽一致)；3)53℃、54℃、55℃水浴处理1h放置于培养箱（培育条件为：温度21 ℃，光照 l/d=16h/8h ,湿度为70% _5% ）；发芽培养至第8d，统计发芽率。

3.1.3 种子发芽率测定发芽标准：发芽始于干燥休眠种子对水分的吸收，止于两个连续可见的事件：种皮的破裂和下胚轴从胚乳中伸长。

发芽率( gp) =发芽终期正常发芽粒数/供试种子数100%3.2 实验方案及可行性分析 利用拟南芥自然变种在不同温度下其发芽产生的差异，结合全基因组关联分析(gwas)，分析克隆参与调控生长的温敏基因，进而解析其调控机制。

4. 研究创新点

四、特色或创新之处 本实验以77份拟南芥自然变种为研究对象，利用全基因组关联分析（gwas）等技术分析，对高温对拟南芥发芽调控的相关基因进行定位克隆。

这不仅克服了传统基因映射方法的一些局限性，而且大大缩短了图位克隆的的时间。

研究耐热性基因，对于其他作物抵御热胁迫具有巨大意义，同时也对培育高产作物品种的生产实践产生了促进作用。

5. 研究计划与进展

五、研究计划及预期进展5.1 研究计划2014年8-11月选取部分品种进行预实验，确定预实验条件；2014年12-2015年3月根据预实验条件进行3次重复，进行gwas分析确定候选基因，并对温度敏感品种进行杂交；2015年3-8月 qtl候选基因转入参照品种，并且种植f1;2015年8-12月测试转基因植株，并且鉴定f2植株性状，测序分析；2016年1-7月 对温度敏感基因进行分子研究，构建候选基因转基因植株；2016年8-研究生生涯 候选基因一系列功能研究。

5.2 预期进展初步筛选温度调控拟南芥发芽的候选基因；完成拟南芥发芽耐热性相关基因的定位并进行功能研究。

提交毕业论文1篇，争取在研究生生涯就此课题发表1篇核心期刊论文。