绿豆Copia类反转座子全基因组注释及进化分析

利用基于结构从头寻找和同源比对的方法,从绿豆基因组中鉴定出插入位置明确的1198个完整的Copia类反转座子和1038个solo LTR转座子元件。这些元件不均匀分布在绿豆的22条染色体上,并和功能基因的分布呈现显著的负相关关系。绝大部分Copia类反转座子(91.8%)在最近5.0 MYA内插入到寄主基因组中,并在1.0~2.0 MYA呈现1个明显的活跃峰值。此外,每个家族的solo LTR转座元件数量与完整转座元件数量的比值与进化时间无关,而与LTR的长度呈现显著的正相关关系。尽管这些Copia类反转座子可划分为Angela、Ale、Bianca、Ivana、Maximus和TAR等6个谱系,但各谱系内所包含的家族数和元件数差异较大。通过染色体上的位置比较,发现67个Copia类反转座子家族的713个元件插入到629个功能基因的内部或附近区域(<1 kb),提示这些元件可能对基因的结构、表达和功能产生一定的影响。

AA野生种花生Ty1-copia类反转座子RT基因的克隆与序列分析

该研究旨在克隆Ty1-copia类反转录转座子RT(reverse transcriptase)基因,为分离花生属Ty1-copia类反转录转座子全长序列和研究其功能提供序列基础。根据RT基因的保守区设计简并引物,以两份AA染色体组野生种花生Arachis duranensis为试材,利用PCR扩增其基因组DNA,回收、克隆和测序目的条带后,对所获得序列进行生物信息学分析。结果表明:(1)目的条带大小约为260 bp,分别从两份野生种花生材料中克隆到41条和27条RT基因序列,68条序列的长度变化范围为256~270 bp,AT所占比例范围为55.86%~68.42%,AT与GC比例范围为1.27~2.17,核苷酸序列间相似性范围为49.8%~99.2%,存在较高异质性。(2)68条序列被分为6个家族,家族Ⅰ和Ⅳ为主要家庭。(3)68条序列中的19条发生了无义突变,A.duranensis(PI219823)要比A.duranensis(PI262133)的无义突变率高。(4)氨基酸序列间相似性为4.7%~100%,呈现高度异质性。(5)各家族中代表序列的蛋白质三级结构在整体构型上一致,但在螺旋结构数、折叠结构数、转角数和氢键数上存在较大差别。(6)序列间保守基序总体一致,但也存在一定变异,呈现一定异质性;系统进化树将68条序列分为10类,大部分序列都聚在A和B两大类中。(7)另有部分AA染色体组野生种花生的RT基因序列与其他物种植物的RT基因序列亲缘关系较近,推测不同物种植物间可能发生过Ty1-copia类反转录转座子的横向传递。该研究为花生属基于Ty1-copia类反转录转座子的新分子标记开发和应用奠定基础。

籽粒苋copia类反转录转座子的初步研究

本研究首次报道了籽粒苋中也存在 copia类反转录转座子 ,进一步验证了 copia类反转录转座子广泛存在于高等植物中 .采用 PCR方法分离鉴定了来自 4个种 2 7个基因型中的 5 3个 RT酶区序列 .序列分析表明 ,籽粒苋中的 copia类反转录转座子不但具有长度多样性、种间多样性、种内多样性 ,而且来自相同基因型的反转录转座子之间也存在高度异质性 .Southern杂交分析表明 ,籽粒苋中的 copia类反转录转座子以多拷贝形式存在 .Northern杂交分析表明 ,籽粒苋中的 copia类反转录转座子可能失去了转座活性 .本研究还对采用 PCR技术分离全长的 copia类反转录转座子进行了初步探讨 ,认为该方法可行 ,具有快速、经济等优点 。

Copia类型反转录转座子在籽粒苋中的表现

利用籽粒苋为材料 ,通过PCR扩增、克隆研究了copia类型反转录转座子的反转录酶序列在籽粒苋中的表现 ,结果表明 :(1)反转录转座子在苋属的 30个品系中同时检测到 ,说明反转录转座子在籽粒苋的不同种中普遍存在 ;(2 )对野生苋 (A .quitensis)中克隆、序列分析 2 8个反转录转座子的反转录酶序列 ,碱基分析表明 ,它们存在高度异质性 ,不同的反转录酶序列均存在不同程度的碱基缺失突变和终止密码子的突变 ;(3)对 2 8个序列与已发表的一些不同物种 (如水稻、矮牵牛和果蝇等 )的同一类型序列聚类分析表明 ,存在于野生苋中的反转录转座子与来源于双子叶或单子叶植物的反转录转座子关系密切 ,它们与果蝇的copia因子和

绿豆Ty1／Copia类反转录转座子逆转录酶序列的克隆和分析

利用Ty1／copia类反转录转座子的保守位点设计简并引物，从绿豆(Vigna radiata(L.)Wilczek)基因组中扩增得到了反转录转座子的逆转录酶序列。对扩增得到的约270 bp的片段进行分离和克隆，并随机挑选了40个克隆进行测序，结果得到了36个单独的核酸序列，其中18个含有移码突变或终止子。根据序列比对，这些克隆可分为9组以及单个的9种。这40个克隆中，核酸序列相似性从8％到100％，显示出其核酸序列的高度异质性。将这些克隆的核酸序列与来自其他种植物的相应序列进行谱系分析，发现有些克隆与来自其他种植物的相应序列的亲缘关系比这些克隆之间更为接近。斑点杂交显示Ty1／copia反转录转座子约占绿豆基因组的9．3％。

栽培种花生Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列的克隆及分析

克隆Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列并分析其特性,为开发栽培种花生基于LTR反转录转座子的分子标记奠定基础。根据Ty1-copia类反转录转座子反转录酶的保守区设计简并引物对,利用PCR技术对栽培种花生品种“桂花1026”的基因组DNA进行扩增,目的条带经回收、克隆、测序,最后对序列进行生物信息学分析。目的条带大小约260 bp,克隆获得了34条反转录酶序列,序列长度变化范围为256~267 bp,AT所占比例范围为51.36%~67.79%,AT与GC比例范围为1.06~2.10,序列间相似性范围为44.9%~98.5%,序列存在较高异质性,表现为缺失突变与点突变;34条反转录酶序列系统聚类为3个家族,家族Ⅰ和家族Ⅱ分别占到了总序列数的55.88%和35.29%;翻译成氨基酸后,有14条序列发生了无义突变,序列间相似性范围为11.4%~98.9%,呈现高度异质性;序列间保守基序也存在较大差异,呈现较高异质性;对栽培种花生与其他物种植物该类型反转录酶的氨基酸序列构建系统进化树,结果显示所有序列被分为7类,其中Ⅰ类和Ⅱ类分别包含16条和11条栽培种花生反转录酶序列,表明栽培种花生反转录酶序列具有比较高的保守性,同时栽培种花生也与葡萄、马铃薯、辣椒、烟草、番茄、大豆、甜菜、草莓等物种植物的反转录酶序列之间具有较近的亲缘关系,表明不同物种植物的Ty1-copia类反转录转座子之间有可能存在着横向传递。本研究所获得的反转录酶序列为栽培种花生Ty1-copia反转录转座子的分子标记开发利用及花生分子育种奠定了一定基础。

裸燕麦Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列的分离、鉴定与分析

本研究根据Ty1-copia类反转录转座子反转录酶的保守区设计简并引物,通过PCR扩增,从裸燕麦(Avena nuda L.)品种‘品燕1号’基因组中分离获得23条Ty1-copia类反转录转座子序列,并对序列特征、系统发育关系及其转录活性进行分析。结果显示,23条Ty1-copia类反转录转座子存在较高的异质性,序列间的一致性为45%～98%,存在插入、移码和终止密码突变,但频率不高;系统发育分析结果表明,燕麦Ty1-copia类反转录转座子在进化过程中主要为垂直传递。本研究通过检索燕麦基因表达数据库,发现了5个有转录活性的Ty1-copia类反转录转座子。

火龙果Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶序列的克隆及分析

【目的】克隆Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶(RT)序列并分析其特性,为火龙果遗传变异和进化研究提供新的信息。【方法】根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT保守区设计简并引物,从红肉和白肉火龙果及其突变体中扩增出430 bp左右的目标片段,回收、克隆、测序获得RT序列,并进行生物信息学分析;采用RT-PCR检测其转录活性。【结果】共获得82条RT序列,其中有55条序列发生终止密码子突变,5条序列发生移码突变;经RT序列对比,火龙果与水稻、拟南芥有较高的同源性;3条RT序列具有转录活性。【结论】火龙果Ty3-gypsy类反转录转座子RT序列具有高度异质性,部分序列具有转录活性,与其他物种存在反转录转座子的横向传递。

来自中间偃麦草基因组的类反转录转座子片段的克隆及其特征分析

中间偃麦草 [Thinopyrumintermedium ,(Host)BarkworthandDewey]是普通小麦 (TriticumaestivumL )遗传改良的重要基因源 ,已有许多重要基因导入普通小麦。本研究从中间偃麦草基因组克隆到一个类反转录转座子片段 ,命名为pTi2 8。该序列高丰度存在于中间偃麦草基因组 ,低丰度 (寡拷贝 )存在于普通小麦及其近缘种属硬粒小麦 (T durum)、黑麦 (Secalecereale)、小黑麦和簇毛麦 (Hynaldiavillosa)基因组 ,是中间偃麦草专化重复序列。序列对比分析结果显示 ,pTi2 8与大麦、小麦反转录转座子BARE 1和Wis 2 1A的同源性分别为 6 2 8%、70 8%。Southern及原位杂交结果表明 ,pTi2 8属散在型重复序列 。

植物LTR类反转录转座子序列分析识别方法

LTR类反转录转座子(Long terminal repeat retrotransponson)是真核生物中的一类重要转座元件,具有分布广泛、异质性高等特点,在真核生物基因组进化中起着重要作用,现广泛应用于植物的基因功能分析和遗传多样性研究等方面。LTR类反转录转座子的序列识别是其应用的前提条件,因此对LTR类反转录转座子的序列鉴定和分析方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。LTR类反转录转座子序列的生物信息学分析软件按原理可大致分为序列比对分析和相关序列保守区域识别鉴定两类。比对软件如BLAST、DNAstar等,是一种序列相似性搜索程序,通过与已知的反转录转座子序列比对后的序列相似性来判断未知序列是否是反转录转座子序列,但这类软件不能直接获得具体的LTR等特征序列的相关信息,不能对反转录转座子序列的全长进行识别。识别鉴定软件按原理可分为从头算起法、比较基因组法、同源搜索法和结构基础法4种,如LTR-Finder等基于从头算起法的识别鉴定软件,可对LTR类反转录转座子全序列进行较准确地预测和注释,RepeatMasker等基于同源搜索法的软件,通过与数据库中的序列的相似性比对后发现可能存在的LTR类反转录转座子。文章对不同的LTR类反转录转座子预测方法进行了比较和分析,在此基础上归纳总结出一套分析LTR类反转录转座子序列的操作流程,旨在为LTR类反转录转座子序列的分析提供参考。

植物LTR类反转录转座子的研究概述

LTR类反转录转座子是植物基因组中的重要成分,对基因组的大小、结构、功能和进化都有重要影响。文中从结构特征、转座机制、分类、分离鉴定及对基因组的影响等多个方面概述了植物LTR类反转录转座子的研究进展,为进一步揭示LTR类反转录转座子在植物基因组中的功能奠定基础。

植物LTR类反转录转座子在植物基因组学研究中的应用

LTR类反转录转座子是植物基因组中的重要转座元件,对植物基因组的结构及功能有重要的影响。综述了近年来植物LTR类反转录转座子的类型和结构、在基因组中表达和调控,并探讨了它们在植物基因组学研究中的应用前景。

果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的多样性分析

【目的】分析Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶基因(RT)序列特征、多样性、系统进化关系及转录活性,为深入研究果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子全长序列、转录转座活性及生物学功能提供理论参考。【方法】以果蔗品种拔地拉为试材,根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因保守区设计简并引物对,利用其进行PCR扩增,将目的条带回收纯化后连接至pMD18-T载体,并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,挑取阳性克隆进行测序。依据测序结果对RT基因序列进行生物信息学分析。【结果】从果蔗拔地拉中扩增获得51条序列(SoRT4-1~SoRT4-51),去除重复序列和非RT基因序列后共获得44条RT基因序列,长度为423~433 bp,AT含量为56.84%~64.97%,AT∶GC比值为1.32~1.85,核苷酸序列间相似性为44.4%~99.3%,其编码的氨基酸序列间相似性为10.8%~100.0%,说明氨基酸序列比核苷酸序列表现出更高异质性。44条RT基因序列被划分为4个家族,其中Ⅰ和Ⅲ为主要家族。44条RT基因编码的氨基酸序列中有20条发生了无义突变,说明其突变率较高。44条RT基因编码蛋白序列存在5种保守基序,其中,有29条序列同时包含Motif 1~Motif 4,其余15条序列的保守基序变异较大,说明保守基序存在一定异质性。4个家族代表性序列编码蛋白的三级结构在氢键和转角的数量方面差异较大;系统发育进化树分析结果显示,44条RT基因序列被分为七大类,Ⅰ类和Ⅱ类中的果蔗RT基因序列分别占序列总数的40.91%和27.27%,Ⅱ类和Ⅵ类中的部分果蔗RT基因序列与拟南芥的BAB40828.1、粳稻的BAB40824.1、菠菜的BAB40833.1和大豆的BAB40834.1亲缘关系较近,推测这些物种在进化过程中发生了Ty3-gypsy类反转录转座子的横向传递。初步发现1条Ty3-gypsy类反转录转座子(SoRT4-40)具有转录活性。【结论】获得44条果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因序列,其中仅有1条序列具有转录活性,这些RT基因序列可用于开发基于Ty3-gypsy类反转录转座子的甘蔗分子标记。

家蚕微孢子虫和柞蚕微孢子虫LINE类反转录转座子R4的鉴定及系统进化分析

反转录转座子在物种基因组的进化中发挥重要作用,LINE元件属于non-LTR反转录转座子的类型之一。通过生物信息学分析方法,鉴定了一个全长3 855 bp的柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi)LINE元件R4Na和一个全长3 970 bp的家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)LINE元件R4Nb。R4Na在柞蚕微孢子虫基因组中有4个呈串联排列的完整拷贝,其余拷贝序列结构和R4Nb的拷贝序列结构有很大差异,显示二者的变异程度很大,暗示2种微孢子虫比较古老。利用转录组高通量测序库比对,R4Nb反转录酶编码区插入的外源序列具有转录活性,暗示这段外源序列可能被招募为外显子。依据LINE元件的反转录酶结构域序列构建2种微孢子虫以及东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)、西方蜜蜂微孢子虫(Nosema apis)、按蚊微孢子虫(Anncaliia algerae)的系统进化树,结果显示R4Na和R4Nb与其它昆虫微孢子虫的R4元件具有一定相似性,而且R4元件家族在昆虫微孢子虫基因组分化过程中形成明显的3个进化群。研究结果证明家蚕微孢子虫和柞蚕微孢子虫的基因组中均存在LINE类反转录转座子,为研究2种微孢子虫的基因组结构提供了新的线索。

烟草中一个LTR类反转录转座子基因的克隆与功能分析

[目的]分析烟草中LTR类反转录转座子对植物生长发育的影响。[方法]利用同源克隆及RACE的方法,从烟草栽培品种‘贵烟1号’c DNA中克隆得到了1个烟草反转录转座子的全长c DNA序列,命名为Ntrt1(Gen Bank登录号:KC899077)。利用实时定量RT-PCR研究了该基因在烟草不同组织中的表达水平;构建了基于双生病毒卫星诱导的Ntrt1的基因沉默载体,以中国番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV)为辅助病毒在烟草中沉默了该基因,并调查了基因沉默后的表型。[结果]序列分析表明:该基因全长5 046 bp,编码3个ORF,分别为Gag/pol多聚蛋白、反转录转座子的中心蛋白以及一个整合酶。该基因能在烟草的根、茎、叶中表达,在叶片中的表达量最高。Ntrt1基因沉默烟草与对照相比,烟草植株明显变矮。[结论]Ntrt1在烟草的生长发育中具有重要作用。

四倍体野生种花生Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的分离及序列分析

本研究从四倍体野生种花生中分离了Ty3-gypsy类反转录转座子的反转录酶(RT)基因序列,分析了其序列特点和差异,为研究其转录活性和功能奠定基础。根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的保守区设计简并引物,PCR扩增四倍体野生种花生(Arachis monticola)(PI468199)的DNA,目的条带经回收、克隆和测序后,进行生物信息学分析。结果显示,目的条带大小约为430 bp,共有29条AmRT2-X基因序列被分离出,这些序列长度变化范围为397~433 bp,AT所占比例范围为55.66%~65.97%,核苷酸序列间相似性在45.1%~97.2%之间,存在较高异质性;29条AmRT2-X基因序列被聚类划分为8个家族,家族A是包含序列最多的家族;翻译成氨基酸后,有10条AmRT2-X基因序列发生了无义突变;氨基酸序列间相似性在22.3%~98.6%之间,呈现高度异质性;绝大部分AmRT2-X基因序列的保守基序一致;系统进化树显示,所有RT基因序列被分为6类,其中,Ⅰ类包含20条AmRT2-X基因序列,Ⅱ类中的4条Am RT2-X基因序列与来自拟南芥、多花黑麦草、火龙果、牡丹、果梅、枣、山桑、白皮松等物种的序列之间亲缘关系较近;通过比对花生EST数据库,发现2条具有转录活性的四倍体野生种花生Ty3-gypsy类反转录转座子。本研究为Ty3-gypsy类反转录转座子全长序列的分离及其功能的研究提供一定基础。

火龙果Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列的克隆及分析

根据Ty1-copia类反转录转座子反转录酶的保守区设计简并引物,通过PCR扩增,从火龙果基因组中扩增出260bp左右的目标条带,经回收、克隆、测序及序列分析,获得了23条来源于火龙果试管苗变异和非变异材料的反转录酶序列。通过系统演化分析,所得序列可分为5类,存在较高的异质性;与母株相比,变异植株的反转录酶序列存在缺失、移码和终止密码子突变。经反转录酶氨基酸序列对比,火龙果与其它物种间具有较高的同源性,表明在不同物种间可能存在反转录转座子的横向传递作用。

脱落酸对铁皮石斛Ty1-copia类反转录转座子转录活性的影响

研究以Ty1-copia类反转录转座子反转录酶区域的简并引物,对100μmol·L-1脱落酸（ABA）处理的铁皮石斛进行反转录PCR（RT-PCR）扩增,得到260 bp左右的目的条带,说明100μmol·L-1的ABA能诱导Ty1-copia类反转录转座子转录活性的表达。将目的条带回收、克隆和测序后分析得到42条Ty1-copia类反转录转座子反转录酶的保守序列,该序列变异性较大,核苷酸序列长度247-266 bp,同源性为46.3%-98.9%。经plantCARE软件分析发现与铁皮石斛基因组所分离的Ty1-copia类反转录转座子一样,存在多个受胁迫条件作用的调控元件、多个启动子的特征结构TATA box和CAAT box的保守序列及其他一些调控元件;但有转录活性的铁皮石斛Tyl-copia RT序列中与胁迫条件作用相关的调控元件明显增加。翻译成氨基酸后,有15条序列出现不同程度的终止密码子突变,19条序列出现移码突变,保守序列＂SLYGKQ＂全部发生不同程度的突变。其氨基酸序列经过系统聚类后可分为5类;且与基因组Tyl-copia RT序列聚类后发现多数发生转录的Tyl组反转录转座子RT序列与基因组Tyl组反转录转座子RT序列亲缘关系较远,说明经ABA诱导后发生转录的Tyl组反转录转座子RT序列与基因组Tyl组反转录转座子RT序列有很大的差异。

铁皮石斛Ty1-copia类反转录转座子反转录酶(RT)序列的克隆与分析

该研究根据Tyl—copia类反转录转座子RT的通用引物，从铁皮石斛浙江临安（C15）和云南广南（A39）种质中扩增得到43条Tyl—copia类反转录转座子RT序列，这些核苷酸序列具有较高的异质性，主要表现为，序列长度变化范围260—266bp，终止密码子和移码突变，所有序列均富含碱基AT，一致性为47．1％～97．7％。经plantCARE软件分析发现受低温、热、光、各种植物生长调节物质等不同胁迫条件作用的调控元件、多个启动子的特征结构TATAbox和CAATbox的保守序列及其他一些调控元件。翻译成氨基酸后，有10条序列出现1～4个不同程度的终止密码子突变，5条序列出现移码突变，保守序列“SLYGKQ”发生变异的有39条序列。其氨基酸序列经过系统聚类后可分为6类；且与其他植物（尤其是单子叶植物的小麦、荸荠）具有较高的同源性，表明它们问可能存在着Tyl—copia反转录转座子的横向传递。

牡丹Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶序列的克隆及分析

根据 Ty3-gypsy 反转录转座子反转录酶的保守序列设计简并引物,从中原牡丹(Paeonia suffruticosa Andrews)品种‘洛阳红’和野生种卵叶牡丹(Paeonia qiui Y. L. Pei et D. Y. Hong)中扩增出430 bp 左右的目标片段。目的条带经回收、克隆、测序及相关生物信息学软件进行序列分析后,获得了13 条来自牡丹的 Ty3-gypsy 反转录转座子反转录酶序列。这些核苷酸序列具有较高的异质性,主要表现为缺失突变,序列长度变化范围为 412 ～ 446 bp,同源性范围为 71.5% ～ 94.8%。翻译成氨基酸后,有 12 条序列出现 1 ～ 9 个不同程度的终止密码子突变,3 条序列出现移框突变。其核苷酸序列经过系统聚类后可分为 6 个家族。将其氨基酸序列与已登录的不同物种 Ty3-gypsy 反转录转座子反转录酶的氨基酸序列进行聚类分析,结果表明与其他植物具有较高的同源性,表明它们间可能存在着 Ty3-gypsy 反转录转座子的横向传递。