电机开发立项书.docx

附件2深圳市英纳泰科科技有限公司 直线电机开发立项书 项目名称 直线电机开发立项书 项目负责人 周 部门 研发部 联系电话 申报日期 2013/5/9 项目名称 蛋白激酶SK6对水稻先天免疫反应调控的分子机理研究起止时间 2013 年 6月至2014 年 5月负责人姓名年级所在学院、专业联系电话E-mail周云云2011级农学院植物保护18202808038776539448项目组成员罗维2011级农学院植物保护18224430890793700904曾申宇2011级农学院植物保护18202808128444965018李颖2011级农学院植物保护18202808807524402678樊小敏2011级农学院植物保护182028075831030409666导 师姓名职务/职称通讯地址电话E-mail一、立项依据（项目意义、现状分析等）研究背景：水稻是世界三大粮食作物之一，在我国广泛种植，其产量受到遗传因素和环境因素等多方面的影响，其中病害是水稻减产的重要原因之一。从我国目前的水稻生产状况来看，稻瘟病、白叶枯病以及条纹枯病等是水稻的主要病害，严重时可使水稻减产1020%，甚至绝产。在水稻病害的防治方法中，传统的喷施农药会造成较大的化学污染，不利于生态环境的保护，因此，系统阐明水稻抗病的分子机理，开发提高作物广谱高抗高产的新技术和新方法，培育高抗栽培品种是保障我国水稻粮食安全的重要措施。现状分析：为了抵御外界病原菌的侵害，植物和动物一样也存在一套自身的免疫防御系统。病原相关分子(Pathogen-associated molecular pattern, PAMP) 模式激发的免疫反应（PAMP-triggered immunity，PTI）和效应蛋白（Effector）激发的免疫反应（Effector-triggered immunity，ETI）是植物自身免疫防御反应的两种主要方式(Chisholm et al., 2006; Jones and Dangl, 2006)。模式识别受体（Pattern recognition receptor, PRR）和抗病蛋白（R蛋白）介导的抗病反应是植物的两种主要抗病类型。PTI是植物体内的模式识别受体蛋白通过识别病原微生物表面的病原相关分子，如多糖、多肽、鞭毛蛋白等病原菌相关分子模式（PAMPs）而产生的非特异性的防卫反应(Ronald and Beutler, 2010)。在过去的几年中，已经陆续报道了一些模式识别受体介导的抗病反应，如拟南介识别细菌鞭毛蛋白的受体蛋白激酶FLS2(Flagellin sensitive 2)(Chinchilla et al., 2006)、识别细菌中延长因子tu的受体蛋白激酶EFR(Elongation factor-Tu receptor)(Zipfel et al., 2006)、以及水稻中识别白叶枯菌致病因子Ax21的受体蛋白激酶XA21、识别真菌几丁质的受体蛋白CEBiP(Shimizu et al., 2010) 和识别未知病原物分子的受体蛋白激酶Pid2(Chen et al., 2006) 等。在PAMPs在被相应的模式识别受体感知后会快速的启动下游体内的免疫防御机制，例如包括活性氧水平的升高，水杨酸、茉莉酸信号传导途径的启动，激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinasesMAPKs）信号传导途径等。但是在植物与微生物的协同进化过程中，病原菌进化出一系列的机制来抑制宿主PTI的发生。例如，病原菌在浸染植株的过程中会产生大量的效应蛋白，然后将其运送进入宿主细胞的细胞质中与宿主蛋白发生作用以抑制基础免疫响应PTI的作用，在植物体内积累大量病原体。ETI是植物的R蛋白识别病原微生物产生的 我们利用生物信息学的方法找到了一系列（A-J）可能参与水稻先天免疫调控的基因并进行了相应的RNAi转基因株系的构建。从T1代接菌实验的结果中我们发现其中有一个株系表现出了明显的易感表型。该株系所对应的E基因编码了一个钙依赖的蛋白激酶，属于SK家族的一员。早期研究表明SK家族的成员是受胁迫诱导的，参与植物逆境应答的重要蛋白。水稻中的SK家族一共有12个成员（被称为SK1-12），这些成员多受到一些逆境的诱导，例如ABA、干旱等，但尚未有任何报道表明其参与了水稻抗病分子作用机制的调控。而E基因所编码的是其中的SK6，对其的具体分子作用机制研究尚未有任何报道。基于前期的实验结果，我们推测蛋白SK6可能是水稻先天免疫调控途径中的重要一员。对该基因的分子作用机理的深入研究将有利于我们进一步的揭示水稻先天免疫作用机制。研究意义：1. 揭示蛋白SK6是否是水稻先天免疫调控途径中的一员。对该基因的分子作用机理的深入研究将有利于我们进一步的揭示水稻先天免疫作用机制。2. 随着一批抗病新品种的推广，水稻病害得到一定的控制，但由于水稻抗病机理还有很多空白未知，目前广推品种抗性基因来源单一还可能引发新的植保风险。发现新基因的分子作用机理，对培育水稻抗病新品种，减少病虫害带来的损失，确保水稻的高产和稳产具有重要意义。 二、项目方案（具体方案、实施计划、可行性分析）1.具体方案1.1转基因分析1.1.1首先挑选RNAi以及过表达的转基因稳定株系各6个提取RNA并反转录检测SK6在转录水平的表达情况(相应的转基因构建工作已经由导师实验室完成)。1.1.2根据上述转录水平的检测情况选择至少3个株系进行下一步的遗传学分析和生理学实验：植株表型分析：包括植株的高度、分蘖数目、枝叶形态以及穗子的发育状况等进行观察分析，以论证SK6在水稻生长发育过程中的作用。白叶枯接菌实验：对植株进行白叶枯接菌实验，对接菌叶片进行照相，病斑长度测量以及菌斑计数实验，以确定SK6在水稻细菌性抗病中的作用。稻瘟病接菌实验：在植株幼苗期进行稻瘟病菌喷洒实验，对植株的感病情况进行统计，以确定SK6在水稻真菌性抗病中的作用。1.2 蛋白SK6在水稻抗病途径中的作用机制1.2.1 抗性相关基因的表达：PTI的激发会诱导下游多数抗性基因的表达，例如PR基因，MAPKs基因等。我们拟检测这些抗性相关基因在SK6相关转基因中的表达情况，分析其是否具有组成型表达模式。1.2.2 R基因单基因的杂交检测：目前我们已经得到了31个水稻稻瘟病相关R基因的单基因系（中国农业科学院引进）。我们拟将这些单基因系与Kit背景下SK6 RNAi干涉的株系进行杂交，选取真杂种检测植株的抗稻瘟病情况，以确定SK6参与了水稻的ETI途径。综上所述，本项目将主要围绕抗病相关基因SK6从RNAi转基因株系表型分析、抗病性检测以及表达模式分析等方面开展研究，通过这些研究揭示蛋白激酶SK6在水稻先天免疫反应中的作用及分子调控机制,并以此为基础撰写和发表论文。下图是该实验方案的流程图： 2.实施计划2013.06-2013.10 R基因单基因系的杂交，转基因株系表型分析2013.10-2013.11 抗性基因的检测2013.11-2013.03 R基因单基因系杂交后代的筛选与表型鉴定2014.03-2014.05 材料整理，论文撰写3.可行性分析3.1本项目是基于在获得SK6基因的Xa21背景下的稳定的RNAi干涉株系后，接菌实验具有感病表型(如图1)的基础上提出的，因此该项目的开展具有一定的理论基础和实践意义。 图1 SK6表达量下调转基因株系白叶枯抗病性检测 (水稻白叶枯病原菌侵染叶片15天照相。Kit：易感病稳定株系；Xa21：在易感病材料Kit背景下转入Xa21基因，所得到抗病稳定株系； E/Xa21：在Xa21背景下，SK6表达量下调的稳定株系。侵染所用白叶枯病原菌：PXO99。)3.2我们的导师多年来一直从事水稻基因的定位、克隆、分生物学功能和相关分子调控机理等研究。导师实验室具有一定的技术基础和相应的设备平台，为本项目的成功开展提供了必要的保障。三、预期研究成果（如鉴定、学术论文、获奖、申请专利、推广应用等）1.揭示蛋白SK6是水稻先天免疫调控途径中的一员；2.通过对蛋白SK6的分子作用机理的深入研究，进一步的揭示水稻先天免疫作用机