1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1、本课题意义:稻曲病是水稻后期发生的一种真菌性病害,病原物为稻绿菌核。近年来在中国各地稻区普遍发生,且逐年加重,已成为水稻主要病害之一。水稻稻曲病水稻开花以后至乳熟期的穗部发生,主要分布在稻穗的中下部。稻曲病使稻谷千粒重降低,产量下降,品质降低[1]。此病菌含有人、畜、禽有毒物质及致病色素,对人可造成直接和间接的伤害[2]。因此,稻曲病功能基因和致病机理的研究已经成为稻曲病研究的热点问题,对稻曲病的防治具有重要意义。
2、国内外研究概况:关于稻曲病的研究,目前已经了解稻曲病的分布,病害循环,以及稻曲菌毒素对人、畜的影响[3]。分子生物学方面,目前已经实现稻曲病菌的全基因组测序,但国内外很少对稻曲病菌功能基因以及致病机理进行研究。关于CRISPR/Cas9系统,目前已经掌握其基本原理[4],是一种相对成熟的基因编辑技术,目前已经应用到作物育种等相关农业领域中[5]。本实验旨在基于CRISPR/Cas9技术通过构建遗传转化体系并筛选转化子对稻曲病菌功能基因进行研究。
3、应用前景:目前稻曲病菌已经实现全基因组测序[6],但很少对其功能基因以及致病机理进行研究,在稻曲病日益趋于严重的情况下,对稻曲病菌功能基因的研究,掌握稻曲病菌的致病机理,有助于防治稻曲病的农药产品的开发,对稻曲病的防控具有重要意义。因此,本课题具有广阔的研究和应用前景。
2. 研究的基本内容和问题
1、研究目标:本实验旨在构建稻曲病菌的遗传转化体系,用于基因功能研究。研究稻曲病的功能基因以及致病机理,通过基因敲除的方法并筛选突变体找出稻曲病的特殊致病基因及其作用机理,为以后的稻曲病的防治提供分子机理。
2、实验内容:构建稻曲病菌遗传转化体系、构建稻曲病菌同源重组敲除载体、基于CRISPR/Cas9技术构建稻曲病菌敲除载体。
3、关键问题:稻曲病菌遗传转化体系的建立。
3. 研究的方法与方案
1、研究方法:本实验采用的方法为构建基因敲除载体、运用酶切技术构建CRISPR/Cas9转化体系、采用原生质体转化的方法筛选转化子。
2、技术路线:本实验是基于CRISP通过构建基因敲除载体,构建转化体系,筛选转化子对稻曲病菌的致病机理进行研究。
3、实验方案:构建基因敲除载体、运用酶切技术构建CRISPR/Cas9转化体系、采用原生质体转化的方法筛选转化子。
4. 研究创新点
稻曲病菌致病机理在国内外研究较少,基因敲除载体难以构建。
因此,本实验采用CRISP共转以增强靶向性,从而提高基因载体的敲除概率。
5. 研究计划与进展
1、研究计划:构建敲除载体、采用酶切法构建CRISPR/Cas9载体、运用原生质体转化法获得转化子。
2、预期进展:建立稻曲病菌遗传转化体系的。
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