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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。