单双子叶植物基因组中MITEs转座子的鉴定及演化分析

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwezxcasdqwezxc
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(Transposon)是动植物基因组的重要组成部分,对有机体的基因组多态性及表型可塑性有着不可忽视的影响,它们可以通过复制或移位从基因组中的一个位点转移至另一个位点,从而造成基因组序列变异,甚至引起重排,并对基因组大小、染色体结构和相邻基因的表达水平等有着不同程度的影响。转座子的含量和种类在不同的生物基因组中存在较大的差异,根据其转座的不同机制可分为ClassⅠ和ClassⅡ两大类。ClassⅠ型转座子以RNA为媒介进行“复制-粘贴”式转座,又被称为逆转座子(Retrotransposon)。ClassⅡ型转座子以DNA为媒介进行“剪切-粘贴”式转座,由转座酶和整合酶直接从原位点切除并整合至另一位点,又被称为DNA转座子。微型反向重复转座元件Miniature inverted-repeat transposable elements(MITEs)属于ClassⅡ型DNA转座子中的terminal inverted repeat(TIR)类转座子,不具备编码转座酶的能力,属于非自主型转座元件。此类基因组元件首先在植物中发现,并在后续的研究中发现广泛存在于各种生物体基因组中,是宿主基因组多样性及表型可塑性的主要来源之一。本研究中选取了菠萝(Ananas comosus)、水稻(Oryza sativa)、罂粟(Papaver somniferum)、澳洲坚果(Macadamia integrifolia)、红毛丹(Nephelium lappaceum)和番木瓜(Carica papaya L.)共6种单双子叶植物的基因组,利用生物信息学方法对其中的MITEs转座子进行鉴定和比较基因组学分析,以下为主要结果:(1)MITEs转座子的鉴定、分类与含量在6个物种的基因组中共鉴定出完整拷贝64743条,全长26.39Mb,其中罂粟基因组中MITEs含量最高(5.49 Mb),红毛丹基因组MITEs含量最低(0.32 Mb),通过比较发现MITEs含量与基因组大小具有一定的正相关性。通过各物种不同超家族的比较分析发现各超家族在不同物种基因组MITEs转座子总量中所占的比例差异较大。值得注意的是,番木瓜基因组中无MITEs转座子序列被鉴定出来。(2)MITEs转座子基本特征分析由于MITEs转座子具备反向互补的末端TIR结构和高AT含量(基本超过65%)特性,其单链具有形成二级结构的趋势,通过二级结构预测发现其大部分构象为长茎环结构,该结构具有较高的稳定性,有利于其在基因组中进行移位。不同物种间MITEs长度并没有明显的保守性,红毛丹基因组MITEs序列长度最长。TIR长度分布分析发现不同物种基因组MITEs的TIR序列长度具有较高的保守性,这与MITEs转座子TIR序列具有重要功能有关。(3)MITEs转座子扩增模式分析通过转座子分歧率分析发现单双子叶大部分MITEs序列演化分歧率较为接近,总体上呈现出分歧率越高其对应的拷贝数越低的分布模式。MITEs插入时间分布与物种演化树比对发现,亲缘关系越近的物种其转座子的扩张模式更为相似,单子叶植物转座子扩张“爆发”事件更少,双子叶植物MITEs扩增模式则具有多点“爆发”的特点。另外,各物种在近期的大规模转座“爆发”事件都在最近6百万年之内,且具有“高峰值、速下降”的特点。(4)MITEs转座子关联基因分析对MITEs的位置分布发现各物种中MITEs转座子主要插入在基因的侧翼区域,通过MITEs插入密度分布与基因密度分布的比较发现,MITEs转座子在染色体上的分布较为分散,在基因密度较高的区域有较多的分布。MITEs转座子在基因附近的插入次数分布具有较大的差异性,侧翼中部区域分布较多,最接近基因的侧翼区其插入次数骤降。对MITEs邻近的基因进行GO功能富集发现这些基因参与到有机体重要的生命活动中,如有机体的生殖发育过程、重要生物学过程检查点、核糖体的装配及胁迫响应等生命活动,分子功能方面这些基因绝大多数和功能蛋白或有机化合物的结合相关,这些功能对于相关有机体的生殖发育和有机体对外部环境的响应过程等至关重要。对不同物种间被MITEs插入的基因进行分析发现,MITEs在物种间有相同基因插入偏好的现象,且大部分基因功能在有机体生殖这一重要生物学过程中发挥着关键作用,这与前期GO富集分析结果一致。综上,本研究对所选单双子叶植物进行了MITEs转座子的鉴定和分类,构建了各MITEs家族的一致序列(代表序列),分析了MITEs含量与基因组大小的关系,预测了它们的二级结构并了解了其基本特征,探究了它们在宿主基因组中的演化历史、扩增情况和相互之间的关系,推测了番木瓜基因组中无MITEs存在的原因,分析了MITEs与宿主基因的关系并阐明了它们对宿主基因功能潜在的重要影响。分析结果填补了相关物种中MITEs转座子研究的空白,提供了MITEs的相关重要信息和研究方法,丰富了宿主基因组的注释信息,为相关物种基因组演化、表型可塑性的形成和性状改良等方面的研究带来了新的途径和视角。
其他文献
近年来,国家全民健身战略深入实施,中共中央办公厅、国务院办公厅提出构建更高水平的全民健身公共服务体系,致力从全方位为公众提供健身场地和健身服务。其中智慧健身作为全民健身体系中的新兴服务,为人们提供了更加人性化和多样化的健身活动体验,构建完善的智慧健身服务对推进体育强国、提高人民生活品质具有重要意义。公园作为健身服务的重要载体,以其便捷可达的优点成为公众最主要的健身活动空间之一。满意度作为公园服务的
学位
<正> 患者男性,66岁,社员。1972年5月15日入院,病例号:657。患者两年前曾患过浮肿病,当时经服中药治疗后肿退,两年来一直参加生产队劳动。十天前因劳累发现全身浮肿、尿少、伴头晕、腹胀,当地卫生院用青霉素、
期刊
TGA(TGACG motif-binding factor)转录因子属于b ZIP(basic leucine zipper)家族D组成员,能够特异性地与TGACG为核心的激活序列(activation sequence 1,as-1)相结合,调节靶基因的转录水平,从而调控植逆境胁迫应答。TGA是水杨酸(SA)信号通路上的关键转录因子,广泛参与植株对生物和非生物胁迫的响应。目前TGA基因家族的鉴
学位
本研究以成熟‘福眼’龙眼果实为材料,对其果皮的多酚氧化酶(PPO)进行了组分分离纯化,利用串联质谱技术解析了PPO组分的部分肽段氨基酸序列,结合质谱检测结果克隆编码PPO的c DNA全长,并利用荧光定量PCR技术分析了果皮PPO基因在果实生长发育成熟过程和采后贮藏期间的转录水平变化;对龙眼果皮PPO主要组分的酶学特性及其酶促反应机制进行了比较分析;观测了龙眼果实在生长发育和采后贮藏期间果皮PPO活
学位
论文以100位具有抑郁症经历的微博用户为研究对象。既萃取抑郁症群体的语言特征,也关注抑郁症个体的疾病经历。采用数据统计、对比分析的研究方法,以“文心”(TextMind)系统为主要文本分析工具。论文以语言学为主要考察手段,研究抑郁症群体在微博昵称、常用词汇、人称代词、情绪表达、躯体症状、时间感知六个维度的语言特征,详细情况如下:(一)微博昵称在形式上以汉字加符号或数字或字母的组合为主,倾向于选择具
学位
毛竹(Phyllostachys edulis)属于我国重要的林业资源,病虫害爆发严重,而毛竹的抗虫性在年龄尺度(大、小年交替)上存在显著性差异,其分子基础依然不清晰,因此对毛竹抗虫性差异的研究有着重要意义。前期研究表明,以JAZ(Jasmonate ZIM-domain)为关键蛋白的茉莉酸(Jasmonic acid,JA)信号通路能够影响毛竹的抗虫性;与其他多年生植物类似,毛竹年龄信号蛋白Ph
学位
多花水仙(Narcissus tazetta L.)鳞茎硕大,造型美观,气味清香,在我国已有上千年的栽培历史,是中国十大名花之一。目前多花水仙主要栽培区分布在福建、浙江以及上海等地。水仙花花期长短是影响水仙花观赏价值的主要因素,而乙烯是影响水仙花开放与衰老的主要因子之一。为探明乙烯在水仙花开放和衰老过程中的作用,福建是多花水仙的主产区,其中‘金盏银台’是福建多花水仙的主要栽培品种,自然条件下于春节
学位
<正> 例一:杨××,女,26岁。1971年曾患急性肾炎,此后浮肿、头昏、腰痛反复发作,曾二次住院诊断为慢性肾炎。1976年8月21日来我科治疗。初诊;面部及全身重度浮肿,面色(白光)白,精神不振,懒言,头晕眼花,形寒肢冷,浑身胀痛,腰痠腿软,尿少色清,经闭2年余。舌苔白腻,舌质紫、边有瘀点,脉沉涩。尿化验:蛋白(+++),白细胞0~4,红细胞0~2。中医辨证为脾肾阳虚,水湿内停,气血瘀滞。治宜活
期刊
清代是我国传统社会后期驿递制度发展完备的一个时期,全国以京城皇华驿为中心,从中央兵部的车驾清吏司,到会同馆与捷报处,至地方上所设水马驿站与急递铺,以众多驿路为丝线,构成了一张巨大的驿递网络。而南阳地区的驿递制度,就是这张巨大网络中的重要一环。南阳地处豫西南,是通往湖北与西南地区的通道,而其驿站与急递铺的设置,深受其特殊地理位置与政治、经济因素的影响。此外,清代多次对西南用兵,也曾多次借助南阳地区的
学位
本文主要研究东晋末刘裕两次北伐时随军文人所作系列行记,通过行记的佚文考证补充刘裕的行军路线和沿途所涉北方地理,并对所记古迹古物、历史传说和佚闻加以考证辨析。刘裕于东晋义熙五年(409)北讨慕容超,义熙十二年(416)西征姚泓。在两次北伐中一些刘裕随军文士们根据沿途见闻撰写了一系列行记。虽然这类行记今天都散佚了,但是通过其他文献的征引还是保存了相当数量的佚文。欲整理这些行记,第一步应是对其进行辑佚,
学位