棉花抗黄萎病相关基因发掘及功能初步分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义

棉花是全球重要的经济作物，产量和品质对国民经济的发展有着重要影响。棉花的生长周期长，不仅容易受到高温，低温，干旱等非生物环境影响，而且还会因各种病虫的影响而导致产量和纤维质量的降低。其中棉花黄萎病即为最严重的棉花病害之一，被称为棉花的“癌症”。棉花黄萎病是一种土传真菌性病害。其致病菌为非专性寄生菌，具有分布范围广，寄主范围宽，土壤存活时间久及传播速度快等特点，除此以外环境的变化很易引起病菌的变异，导致棉花黄萎病很难防止，成为制约棉花生产以及实现高产、稳产的关键因素。虽然一些物理和化学方法的应用能够在一定程度上防治棉花黄萎病，但防治效果并不显著。综合多方面的因素，研究棉花抗黄萎病的分子机制，挖掘和利用抗病基因，培育抗病品种是防治棉花黄萎病最为有效、经济、安全的办法。因此通过发掘抗病基因，通过转基因或分子标记辅助选择创制抗病新材料，培育新品种，已经成为棉花抗黄萎病育种工作的主要途径。

本课题前期通过生物信息学方法，在陆地棉驯化过程中发现了2607个受选择的基因，进一步通过陆地棉野生种和栽培种之间的转录组比较发现，其中有46个胁迫应答相关基因在驯化过程中表达丰富发生了显著变化。继而，我们对陆地棉常规处理及接黄萎病处理样本进行了转录组测序，分析发现46个候选基因中有33个受黄萎病诱导，并从中挑选了表达丰度高（fpkm 10），序列保守，受黄萎病诱导上调表达的8个基因。分别为gh_a02g0645、gh_d01g1336、gh_a05g1647、gh_d05g1596、gh_d07g0886、gh_a12g0274、gh_d07g2328和gh_d11g2761。以这8个基因作为研究对象，对其在黄萎病菌诱导下的表达水平进行qpcr分析，初步挖掘出表达水平显著性变化的基因；利用vigs技术沉默候选基因的表达，整合沉默后基因的定量结果和病菌侵染后的发病情况调查结果，分析沉默植株的抗性强弱，完成对候选基因功能的初步分析。在研究中挖掘对棉花黄萎病具有良好抗性的基因，这将对棉花抗黄萎病育种具有重要意义。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

通过分子生物学实验对获取的8个基因进行功能的初步分析，筛选出具有优良的抗棉花黄萎病性状的基因。

研究材料：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1、qpcr定量分析：通过qpcr定量分析黄萎病菌诱导后基因表达量的变化和vigs的沉默效果。

2、vigs分析：采用vigs技术沉默目的基因，结合病原菌侵染后的发病情况调查结果，初步分析基因的功能。

4. 研究创新点

本课题的开展验证了8个基因的功能，并在此过程中发掘新的棉花抗黄萎病优良基因，为培育抗黄萎病棉花品种奠定基础。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2018.08:设计8个基因的定量引物，通过qpcr技术，定量分析8个基因受黄萎病菌诱导后的表达情况，初筛选出受黄萎病菌显著性诱导的基因。

2018.09:针对筛选出的候选基因，设计重组引物，完成基因片段的克隆与trv2载体构建工作。