竹亚科转座子的克隆及特征分析

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacob888888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
转座子(TEs)是指在基因组上能从同一条染色体的一个位置转移到另一个位置或者从一条染色体转移到另一条染色体上的一段DNA序列。自20世纪40年代美国遗传学家McClintock首次在玉米中发现转座子(Ac/Ds)以来,科学家们发现了多种类型的转座元件,它们广泛存在于细菌、酵母和高等动植物中。随着人们在分子水平上对转座子结构认识的不断深化和功能开发的不断深入,近年来转座子逐渐成为基因克隆、基因表达及其功能、生物多样性及进化研究的重要工具。本研究以竹亚科6个竹族的69个竹种为研究对象,以Ty1-copia类反转录转座子、PIF类转座子、Pong类转座子和MLE转座子为代表,调查了转座子在竹类植物的分布和多态性;从中捕获一个天然活性转座子,研究了转座子对毛竹栽培种和变种基因组水平上多态性的影响,探讨了转座子在长期进化过程中对竹亚科基因组的影响,取得以下主要结果:   1)在竹亚科44个代表竹种克隆到72个Ty1-copia类反转录转座子反转录酶片段(GU350877-GU350949),139个PIF类转座酶片段(DQ861453-DQ861591),82个Pong类转座酶片段(GU350795-GU350876)和82个MLE转座酶片段(DQ528658-DQ528739),证明了转座子在竹亚科广泛分布并大量存在,具有高异质性,类型丰富等特点。大部分竹亚科转座子起源古老,祖先在竹亚科从禾本科分化出之前,即65百万年前就已经存在。另外,一些转座子分布虽然与竹种进化不一致,但与它们宿主的地理分布是一致的,这暗示了自然分布在相邻狭小区域的竹种有可能通过横向传递进行了基因(转座子)交流,影响了转座子在竹亚科的分布。   2)在竹亚科69个竹种克隆到79个MLE转座酶全长(HM101484-HM101562),78个转座酶具有完整的DNA结合域和催化域。DNA结合域具有典型的螺旋―拐角―螺旋(HTH)结构,催化域具有典型的DD39D保守域。所克隆的转座酶同源性高,没有明显的移码、插入/缺失和无义突变,表明它们可能是MLE转座子最近一次横向传递的产物。通过多态性分析,发现来自橄榄竹(Acidosasa gigantean)的转座酶与79个MLE转座酶的同源序列完全一致。通过酵母表达体系鉴定,该转座子倾向于插入到TA位点上,在插入位点会留下TA靶向重复序列。这些结果表明,来自橄榄竹的转座子(Agmarl)是一个具有天然转座活性的MLE转座子。   3)通过改良型基因组步行法克隆到毛竹两个MLE转座子全长(Phmarl,HM581665和Phmar2,HM581666),这两个转座子都具有完整的转座酶结构,典型的MLE转座子末端颠倒重复序列和典型的TA靶向重复序列。利用转座子展示技术发现这两个转座子在毛竹品种分化和栽培过程中已经造成了基因组水平上的多态性,并受甲基化模式影响,揭示了转座子和甲基化可能参与了毛竹形态变异和品种多样性的形成。   竹亚科的分子生物学研究刚刚起步,公共基因组信息非常贫乏,尚未有竹亚科转座子研究的报道。本研究利用简并性PCR和Southern blotting技术系统地调查了转座子在竹类植物基因组的分布特性;在毛竹和橄榄竹基因组中克隆到三个MLE转座子全长序列(Agmarl,Phmarl和Phmar2),这是首次通过实验方法分离到的单子子叶植物MLE转座子全长序列;通过酵母表达系统在竹亚科中鉴定出一个天然活性的转座子(Agmarl),这是除水稻外植物上首次报道的MLE活性转座予,也是植物上第一个发现的天然活性的MLE转座子,为开发出基于MLE转座子的植物新型标签系统奠定了重要基础。另外,还从转座子和甲基化的角度探讨了毛竹及栽培种自发性突变的分子机理,发现转座子的转座已经造成了毛竹栽培种和变种间基因组水平上的多态性,而这种多态性与毛竹DNA甲基化又是密切相关的,这些研究结果为深入理解转座子在竹亚科基因组中的作用奠定了重要基础。
其他文献
2型糖尿病是一种多基因遗传病,遗传因素对2型糖尿病的发病产生重要影响。随着DNA测序技术不断发展,在全世界范围不断发现新的2型糖尿病易感基因位点。基于欧洲人群和日本人群
微生物燃料电池是一类通过微生物的代谢活动将底物(生物质)中蕴藏的化学能转化成电能的装置,通常其底物为生活污水或江河沉积淤泥,其在降解污水中有机物的同时产生了电能。如今能
大流量贯流式水轮机具有平坦的效率曲线,因为活动导叶和可调节的转轮叶片构成了水轮机的双重调节机构,在运行过程中调速器使导叶开度与叶片转角保持协联关系,以致水流总是处于较