旱柳、杞柳ACO基因家族的全基因组鉴定及表达分析开题报告

1. 文献综述

柳树是我国的一种原生树种，在我国分布有257种，122变种以及33变型。

多倍体是其物种中的重要成员。

其中二倍体代表性树种如杞柳（s. integra）、和红皮柳（salix sinopurpurea）等多为灌木柳，四倍体代表性树种如旱柳（s. matsudana）和垂柳（salix babylonica）等多为乔木柳。

2. 研究内容和问题

本研究基于柳属中的代表性树种四倍体旱柳和二倍体杞柳的全基因组数据，对ACO基因家族进行筛选鉴定，并对这些基因之间的进化关系、结构、保守域、染色体定位、亚细胞定位和表达模式进行了分析，以期为研究ACO基因调控旱柳生长发育的作用机制，及其在杨柳科中的进化与分类，进而为后续筛选高速生性旱柳新品种、扩大速生品系提供理论依据。

3. 设计方案和技术路线

研究方法：1.通过同源比对鉴定柳树中ACO家族成员，2.进化分析，3. 基因结构分析，4.基因表达模式分析，5.染色体定位与亚细胞定位，6.理化性质预测。

4. 研究的条件和基础

1.1 柳树资源基础：

本项目组自2003年开始收集各种乔木柳的自然资源，现已收集42个品种。已种植在南通大学试验站，对苗高、基径等物候性状进行了多年调查。1.2 杂交群体基础：2013年开始对速生、耐盐的四倍体旱柳品种“9901”和在我国东部沿海分布较广的四倍体旱柳品种“沿江柳”进行杂交，得到3520个F1子代，并从中选取200的个体进行了简化基因组测序，构建了包含6737个SNP标记的高密度遗传图谱（张健等，2022）。2022年项目组对该群体在盐胁迫下的物候性状进行了观测，在全基因组水平揭示了柳树耐盐的遗传机制。目前该群体已种植在如东、崇川等多个区域，并已对该群体苗高、基径等物候性状进行了多年调查。1.3 数据分析基础：2022年项目组与北京林业大学联合，对“沿江柳”品种的基因组进行了测序和组装，目前已得到较为完整的基因组数据，为QTL定位和基因的发掘和注释提供支持。1.4 分子实验基础：项目组自2022年开始对柳树的组织培养体系进行摸索，已有完善的组培设施，并已成功利用茎段通过组织培养技术诱导出再生苗，为后续候选基因的转基因验证提供了技术保障。1.5 实验条件和实验基地：2011年项目组在如东东凌直插柳树种苗2000亩，柳树种苗2200万株。南通大学生命科学学院建有分子育种、生理生化等实验室平台，拥有荧光定量PCR仪、凝胶成像系统、蛋白质双向电泳系统、分子杂交仪、梯度PCR仪、液相色谱仪、全自动滴定仪、超纯水机、全自动样品快速研磨仪、超低温冰箱、冷冻干燥机、冷冻干燥机、细胞与组织培养设备等，已建立了成熟的植物DNA和RNA提取、Northern杂交、RT-PCR和Q-PCR、蛋白质分离纯化、柳树组织培养等技术体系，保证了实验的顺利开展。