盐胁迫下棉花LTR-反转座子的转录激活及在耐盐相关基因发掘中的应用

LTR-反转座子是棉花基因组的主要组成部分,在基因组中通常呈现"静止"状态。但受到胁迫刺激时,部分反转座子的转录活性可被"激活",可能影响邻近基因的表达。本研究在盐胁迫下通过生物信息学手段,在旱地棉转录组数据库中检测到3 885个转录激活的候选LTR-反转座子;这些候选LTR-反转座子上下游5 kb内共有1 787个邻近基因,其中377个邻近基因在盐胁迫下差异表达,通过对377个基因进行功能注释发现,326个基因注释到GO数据库中,并且部分基因与棉花已报道过的耐盐抗旱基因同源。本研究结果将为棉花的耐盐分子机理解析提供一定的理论基础。

植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化

LTR-反转座子是植物基因组的主要组成部分。它们在结构上非常保守,通常含有gag和pol两个基因,是完成其转座过程所必需的。在前期研究中,本项目组对大豆基因组SARE转座子家族进行了详细的分析。结果表明,该家族的拷贝中还存在第3个基因——Orf1。文章借助生物信息学的研究方法,对33个已测序的基因组进行了全基因组注释。结果发现,在7个植物基因组（桉树、杨树、棉花、大豆、百脉根、亚麻和苜蓿）中,部分LTR-反转座子元件在gag基因的上游存在约1~2kb未知的Orf1基因或基因片段。这类转座子多数在0~3百万年内插入到其所在的寄主基因组中,但它们在不同物种中的分子结构、发生的频率、扩增的强度和活跃的时期等方面差异较大。系统进化树分析表明,这类具有特殊结构的转座子较整齐的聚类到双子叶植物的一个进化分支上,表明它们可能是部分双子叶植物在进化过程中所产生的。不同物种间的相对保守性、大量拷贝的转录活性以及可能存在的多个功能结构域,提示Orf1基因可能具有一定的生物学功能。