LTR转座子以高拷贝在植物中广泛存在,对植物基因组的结构、功能和进化起着重要的作用。本研究通过生物信息学技术,分析和鉴定了毛竹中的3个LTR(long terminal repeat,LTR)转座子,分别命名为PHRE3(Phyllostachys edulis retrotransposons 3)、PHRE4(Ph.edulis retrotransposons 4)和PHRE5(Ph.edulis retrotransposons 5)。选取PHRE5为对象,研究了不同胁迫处理对PHRE5转座子拷贝数变化的影响及插入多态性。1.利用公布的毛竹基因组数据库,通过LTR-STRUC软件查找基因组中具有完整结构的LTR转座子,选取了三个结构完整的LTR转座子(PHRE3、PHRE4和PHRE5)为研究对象。通过生物信息学技术手段系统分析了这三个转座子的结构、在基因组的分布及进化模式。PHRE3转座子在毛竹基因组中全长13160 bp,有全长序列37个,solo-LTR 21个,截断分子5237个,具备转座需要的5种酶基因,分别是GAG(Group-specific antigen)、PAP(Pepsin-like aspartate proteases)、RT(Reverse transcriptases)、RH(Ribonuclease H)及INT(Integrase),属于Ty3-gypsy家族成员;具备两端LTR序列、PBS(Prime bingding site)及PPT(Polypurine tract);上游偏好插入在TNNNNN(A/T)(T/C)GN(T/C)(A/C)T位置,下游偏好插入在ANNNNA(G/A)N(A/G)T(A/C)GT;LTR两端的序列同源性95.40%,插入时间约在146.2万年前。PHRE4转座子在毛竹基因组中全长5471 bp,有全长序列3个,solo-LTR 2个,截断分子46个,具备转座需要的5种酶基因GAG、PAP、RT、RH及INT,属于Ty3-gypsy家族;具备两端LTR序列、PBS及PPT位点;上游偏好插入在T(T/G/C)(A/G)(C/A)(G/C/A)(T/C/A)(T/G/A)(T/A)(G/T/C)(C/A)(G/A)A(T/A)(G/T/C)(T/C)(T/G/C)(T/G/C)C位置,下游偏好插入A(T/G/C)(C/T)CAG(T/A)T(C/A)(C/G/A)(G/T/G)A(G/C)A;LTR两端的序列同源性99.45%,插入时间约在23.1万年前。PHRE5转座子在毛竹基因组中全长5774 bp,有全长序列2个,solo-LTR1个,截断分子45个,具备转座需要的5种酶基因GAG、PAP、RT、RH及INT,属于Ty3-gypsy家族成员;具备两端LTR序列、PBS及PPT;上游偏好插入在C(T/A)(C/T/A)NA(G/T)TC(T/A)(A/C)(G/C)(A/G)(G/C)N(G/T)(G/T)(T/G)(G/T)A位置,下游偏好插入在CCAC(C/T)(C/G)(A/T)(A/G)(A/T)(C/T)(C/G)A(T/C)C(A/T)T(T/A)C;LTR两端的序列同源性99.26%,插入时间约在26.9万年前。2.根据具有转座活性的LTR转座子的结构和进化特征,选取了可能具活性的PHRE5转座子为研究对象,分析了它在毛竹实生苗、毛竹多倍体、毛竹变种及栽培种中的拷贝数变化。首先将毛竹种子进行不同胁迫(γ射线辐射,DNA甲基化抑制剂)处理,结果发现:50Gy、70Gy和90Gy剂量的辐射可使毛竹PHRE5转座子的拷贝数增加,而在低剂量(10Gy)或高剂量(110Gy、130GY)的辐射下转座子拷贝数基本不变;50μmol/l、100μmol/l、150μmol/l、200μmol/l、250μmol/l浓度的DNA甲基化抑制剂处理后毛竹转座子拷贝数增加,而低浓度(25μmol/l)或高浓度(500μmol/l)的DNA甲基化抑制剂处理,转座子拷贝数基本不变;四倍体PHRE5转座子实生苗拷贝数最高约增加到野生型的2.5倍,六倍体单株实生苗PHRE5拷贝数只增加到野生型的2.5倍。3.为了进一步检测PHRE5插入多态性,本实验利用LA PCR体外克隆技术,通过非变性聚丙烯酰氨凝胶电泳检测毛竹PHRE5转座子的多态性。结果表明,这两个转座子在50Gy、70Gy、90Gy辐射,50μmol/l、100μmol/l、150μmol/l、200μmol/l、250μmol/l浓度的DNA甲基化抑制剂处理及多倍体幼苗都具有一定的多态性。4.毛竹在栽培过程中产生很多表型变化,如杆形、杆色及叶色变化等,这些表型特征不稳定,环境变化时还会发生回复突变。为探索转座子与表型变化之间的关系,本研究选取了8种毛竹变种为试验材料,分析了PHRE5的拷贝数和多态性。结果发现,与野生毛竹相比,变种中PHRE5转座子拷贝数都有所增加,并具有一定的插入多态性。但是PHRE5的插入多态性是否与表型变化有关系,还需要更多的研究。本课题通过人工胁迫处理人为地激活毛竹中具有潜在活性的LTR转座子,为研究LTR转座子与毛竹基因组进化的关系提供支撑点;同时本研究初步探索了自然条件下毛竹表型变化与转座子之间的关系,为毛竹新品种的开发提供了新思路。