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TALEN和CRISPRCas介导的玉米基因组编辑研究的开题报告

一、研究背景

基因组编辑技术是指通过人工操纵DNA序列改变生物体遗传信息的技术手段，可以对生物体的遗传信息进行修改和改良，对基因功能的研究和作物育种具有重要意义。在基因组编辑技术中，TALEN和CRISPRCas是目前较为成熟和常用的两种方法。

TALEN(Transcriptionactivator-likeeffectornucleases)是由终端重复的转录激活因子样效应蛋白(TAL)和核酸酶组成的人工酶，通过DNA结合和切割实现基因组编辑。其优点是操作简单、容易实现，缺点是设计和构建较为复杂。

CRISPRCas(ClusteredRegularlyInterspacedShortPalindromicRepeats-CRISPRassociatedproteins)是一种由细菌免疫系统演化而来的基因组编辑技术，包括CAS9等不同的RNA指导的核酸酶和CRISPR序列。CRISPRCas的优点在于设计和构建简单，适用性较广，已经成为最为普遍和重要的基因组编辑技术之一。

玉米是全球重要的粮食和油料作物，在育种研究中基因组编辑技术可以用于新品种的筛选和育种。因此，基于TALEN和CRISPRCas技术的玉米基因组编辑研究具有重要的理论和应用价值。

二、研究目的

1.构建TALEN和CRISPRCas系统介导的玉米基因组编辑工具；

2.筛选和鉴定基因组编辑结果，确认目标基因的敲除或敲入；

3.研究基因组编辑对玉米生长和产量的影响。

三、研究内容和方法

1.TALEN和CRISPRCas系统构建：利用玉米转录因子TAL和CAS9酶的序列设计和合成TALEN和CRISPRCas系统，包括RNA指导序列和酶切位点等，通过转化到玉米细胞中实现目标基因组的编辑。

2.玉米基因组编辑：使用构建好的TALEN和CRISPRCas系统对玉米基因组进行编辑。经过基因组编辑后，筛选其生长状态和基因组对应区域的序列变化，判断目标基因是否被敲除或敲入。

3.鉴定基因组编辑结果：通过PCR、Southernblot和Sanger测序等方法对编译结果进行确认。对编辑成功的玉米进行生理指标和农艺性状的测量，讨论基因组编辑对产量及其它生长性状的影响。

四、研究预期结果

1.成功构建TALEN和CRISPRCas两种基因组编辑系统，并应用到玉米基因组编辑中；

2.鉴定玉米基因组编辑结果并确认目标基因的敲除或敲入；

3.研究基因组编辑对玉米生长和产量的影响，为玉米育种提供新的基础数据和育种工具。

五、研究意义

1.探索基因组编辑技术在玉米育种研究中的应用；

2.提高玉米育种技术水平，推动玉米产业的可持续发展；

3.为其它作物的基因编辑研究提供技术手段和经验参考。