两种疫霉菌基因组中RxLR家族效应子基因的分析与比较开题报告

 2023-02-15 10:02

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

效应子是病原菌分泌到寄主细胞间或细胞内行使功能的一类蛋白分子,由病原菌基因组上相关的基因编码而成。

病原菌基因组中,有一类与植物编码的抗病基因相对应的受体基因,我们将这些基因称为无毒基因,目前已有十几个卵菌的无毒基因被鉴定(比如大豆疫霉的Avr1b-1等)。

对这些已被鉴定的无毒基因进行比较研究的时候,研究人员发现各序列之间的序列相似性不高,但在N端都具有RxLR和EER这两个保守的序列元件(Birch et al.,2006)。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:本研究将从基因组出发,首先对瓜类疫霉基因组中的RxLR基因进行预测,在此基础上,从基因共线性与基因组结构变异、序列相似性与序列变异、效应子功能域的组成、同源基因的比较转录组学等方面进行分析和比较。

要求掌握疫霉菌基因组中RxLR基因的预测方法、比较基因组学方法、比较转录组学方法等。

研究内容:参考大豆疫霉(P. sojae)基因组RxLR家族效应子的研究方法,从瓜类疫霉(P. melonis)基因组中找出含有RxLR与EER这两个序列元件的序列,并进行信号肽和跨膜结构域的预测,预测出效应子能够成功跨膜的序列;将这些序列与其他已知的几个疫霉菌比如致病疫霉(P. infestans)基因组中的RxLR效应子家族成员基因进行比较分析,对分析结果进行分类并最终确定预测出的瓜类疫霉RxLR效应子家族;将预测结果与大豆疫霉RxLR效应子家族进行共线性分析找出保守的基因序列。

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3. 研究的方法与方案

研究方法:使用生物信息学平台的软件(seqHunter2、signalp、tmhmm、hmmer、visual basic等)从基因组的层面对大豆疫霉(P. sojae)和瓜类疫霉(P. melonis)进行分析。

实验方案:1. 从瓜类疫霉(P. melonis)基因组中挑选出含有80-1000个氨基酸的ORF序列,在这些序列中进行RxLR基因的预测,即找出在第20-120位氨基酸中含有RxLR和EER这两个保守序列元件的序列;2. 使用Signalp软件对含有保守序列元件的序列进行信号肽预测,TMHMM软件对跨膜结构域进行预测,将符合条件的序列即编码蛋白能成功跨膜的序列筛选出来;3. 对筛选出的序列经由Blast和HMM两种方法,使用SeqHunter2与HMMER软件,与大豆疫霉(P. sojae)、致病疫霉(P. infestans)、橡树疫霉(P. ramorum)这几个物种的RxLR家族基因进行比较分析,挑选出最终的预测结果;4. 使用SeqHunter2软件对预测的瓜类疫霉(P. melonis)RxLR家族基因与大豆疫霉RxLR家族基因进行共线性分析,找出具有共线性的区域,找出保守的RxLR基因。

可行性分析:大豆疫霉(P. sojae)与瓜类疫霉(P. melonis) 是卵菌疫霉属clade7分支上的两个近缘种,且瓜类疫霉基因组刚刚被所在实习的实验室测序,该基因组中的RxLR基因尚未被预测和分析,因此可在实验室研究内容的基础上进行下一步的分析。

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4. 研究创新点

1. 利用一套成熟的RxLR基因的预测方法对瓜类疫霉基因组进行分析;2. 对瓜类疫霉和大豆疫霉两个近缘种中的RxLR基因进行比较分析;3. 利用基因组中共线性的分析方法鉴定疫霉菌之间保守的RxLR基因。

5. 研究计划与进展

2016年7-8月从瓜类疫霉基因组中挑选出含有80-1000个氨基酸的ORF序列,在这些序列中进行RxLR基因的预测,找出在第20-120位氨基酸中含有RxLR和EER这两个保守序列元件的序列。

2016年9-10月对含有保守序列元件的序列进行信号肽和跨膜结构域的预测,将符合条件的序列筛选出来。

2016年11-12月对筛选出的序列使用Blast和HMM两种方法,通过与大豆疫霉(Phytophthora sojae)、致病疫霉(P. infestans)、橡树疫霉(P. ramorum)这几个物种的RxLR家族基因进行比较分析,挑选出最终的预测结果。

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