昆虫MITE转座子的比较基因组分析及数据库的构建

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longer9568
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
转座子是上个世纪40年代Barbara Mclintock首先在玉米中发现并定义为基因组中可移动的DNA片段。近年,随着现代信息技术和大规模基因组测序技术的发展,转座子已成为国内外生物学家关注的热点。已有的研究表明转座子广泛分布于原核生物和真核生物的基因组中,并且构成了基因组的重要组成成分。由于转座子在生物基因组中具有重复性的特征,因此给基因组的组装和注释带来了巨大挑战。此外大多数转座子在真核生物基因组中进化速率快变异大,因此给全基因组鉴定工作也带来巨大障碍。  微型反向重复转座子(MITEs)由Wessler和Bureau首次在玉米中发现并命名。后续的研究表明,MITEs在基因组中具有高拷贝、高保守、对生物具有应激作用并且受环境影响能在短时间内发生爆发式扩增等特征。但是,已有的这些研究主要集中在植物和少数昆虫基因组中。对昆虫中MITEs转座子的系统鉴定和比较基因组分析工作尚没有相关研究报道。  昆虫是地球上数量最多的动物群体,目前人类已知的昆虫约有100万种,并且这些昆虫分布在地球的每个角落。随着人们对昆虫的关注、基因组测序技术的发展和5000个昆虫基因组计划的执行,越来越多的昆虫基因组序列被公布。这为我们对昆虫基因组中MITEs转座子的鉴定和比较基因组学分析提供了绝佳机会。我们的研究结果不但能够丰富转座子的理论知识,而且对新测序昆虫基因组的组装和注释带来帮助。  本文通过生物信息学的方法对五个目的昆虫,共45个物种基因组中MITEs转座子进行了系统的鉴定和注释,并构建了昆虫MITEs转座子数据库iMITEdb。主要研究内容和结果如下:  1.鞘翅目昆虫中MITEs转座子的鉴定及特征分析  本文分析了7个鞘翅目昆虫(包括白蜡窄吉丁(Agrilus planipennis)、光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)、中欧山松大小蠹(Dendroctonus ponderosae)、科罗拉多马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)、食粪金龟(Onthophagus taurus)、长扁甲科(Priacma serrata)和赤拟谷盗(Tribolium castaneum))基因组中的MITEs转座子,共鉴定出536个MITEs家族,根据TSD和TIR特征这些家族被分成11个TIR类转座子超家族。我们的研究结果还揭示不同昆虫基因组中MITEs的种类和含量存在显著差异,这7个鞘翅目昆虫基因组中MITEs转座子的家族数范围是2-266个,占基因组比例范围从0.074%-3.303%。  2.双翅目昆虫中MITEs转座子的鉴定及特征分析  本文分析了11个双翅目昆虫(包括埃及伊蚊(Aedes aegypti)、阿拉伯按蚊(Anopheles arabiensis)、昆士兰实蝇(Bactrocera tryoni)、地中海实蝇(Ceratitis capitata)、Drosophila takahashii、奥斯汀舌蝇(Glossina austeni)、长须罗蛉(Lutzomyia longipalpis)、黑森麦秆蝇(Mayetiola destructor)、蛆症异蚤蝇(Megaselia scalaris)、家蝇(Musca domestica)和静食白蛉(Phlebotomus papatasi))基因组中的MITEs转座子,共鉴定出1068个MITEs转座子家族,根据TSD和TIR特征这些家族被分成12个TIR类转座子超家族。这11个双翅目昆虫基因组中MITEs转座子的家族数范围是14-342个,占基因组比例范围是0.874%-3.609%。  3.半翅目昆虫中MITEs转座子的鉴定及特征分析  本文分析了6个半翅目昆虫(包括豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)、温带臭虫(Cimex lectularius)、柑橘木虱(Diaphorina citri)、茶翅蝽(Halyomorpha halys)、Homalodisca vitripennis和乳草长蝽(Oncopeltus fasciatus))基因组中的MITEs转座子,共鉴定出677个MITEs家族,根据TSD和TIR特征这些家族被分成8个TIR类转座子超家族。这6个半翅目昆虫基因组中 MITEs转座子的家族数范围是22-367个,占基因组比例范围从0.235%-2.413%。  4.膜翅目昆虫中MITEs转座子的鉴定及特征分析  本文分析了17个膜翅目昆虫(包括大蜜蜂(Apis dorsata)、小蜜蜂(Apis florea)、芫菁叶蜂(Athalia rosae)、大头切叶蚁(Atta cephalotes)、熊蜂(Bombus impatiens)、欧洲熊蜂(Bombus terrestris)、佛罗里达弓背蚁(Camponotus floridanus)、毕氏粗角蚁(Cerapachys biroi)、多胚跳小蜂(Copidosoma floridanum)、印度跳蚁(Harpegnathos saltator)、阿根廷蚁(Linepithema humile)、苜蓿切叶蜂(Megachile rotundata)、Microplitis demolitor、丽蝇蛹集金小蜂(Nasonia vitripennis)、Orussus abietinus、红收获蚁(Pogonomyrmex barbatus)和红火蚁(Solenopsis invicta))基因组中的MITEs转座子,共鉴定出1582个MITEs家族,根据TSD和TIR特征这些家族被分成9个TIR类转座子超家族。这17个膜翅目昆虫基因组中MITEs转座子的家族数范围是1-187个,占基因组比例范围从0.009%-3.168%。  5.鳞翅目昆虫中MITEs转座子的鉴定及特征分析  本文分析了4个鳞翅目昆虫(包括二化螟(Chilo suppressalis)、奇异沼石蛾(Limnephilus lunatus)、庆网蛱蝶(Melitaea cinxia)、草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda))基因组中的MITEs转座子,共鉴定出439个MITEs家族,根据TSD和TIR特征这些家族被分成7个TIR类转座子超家族。这4个鳞翅目昆虫基因组中MITEs转座子的家族数范围是3-27个,占基因组比例范围从0.353%-1.745%。  6.五个目昆虫中MITEs转座子数据库iMITEdb的搭建  对本文鉴定出的4302个MITEs转座子家族,分别统计其拷贝数、超家族名称、TIR、TSD等信息,然后通过Linux、Apache、MySQL以及Perl脚本等工具成功构建了iMITEdb数据库,该数据库的构建将在一定程度上促进昆虫基因组学研究,并为转座子的相关研究奠定基础。
其他文献
无线MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术对我们来说并不陌生,它的一个重要用途就是提升系统容量。与此类似,光MIMO技术是在单根光纤中建立起多个相互平
动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置.针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PW
随着移动通信技术的不断发展,移动运营商的网络日益暴露在存在各种安全威胁的外部网络面前。因此,3G和GPRS系统核心网的安全也越显重要。GTP隧道检测技术是保证核心网安全的重
随着互联网用户的增加,网络技术的进步,网络应用服务开始向大型化发展,但是传统的服务器/客户机模式使得系统的拓展性能有限,因此P2P网络技术得以提出,并得到较大的发展;适宜
电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键.变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关.PO模式是一种有利于减
无线超宽带(Ultra Wideband,UWB)网络是新型的高速率、高容量、短距离传输网络。它恰能满足无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)及人们对流媒体等实时业务的要求。UWB
云南异步联网试验中部分频率振荡现象发生在调速器死区附近,为分析此问题,文中建立了考虑调速器死区的分段线性系统模型.通过稳态和动态行为分析阐明了调速器死区对频率稳定
针对故障暂态期间直流电流精确预测困难的问题,建立了含平波电抗器的直流线路暂态数学模型.计及暂态期间换相角变化的影响,提出一种直流电流变化量的预测方法,可准确预测暂态
基于数字图像处理方法,本文设计了目标姿态判读算法。利用该算法对光学设备记录的图像进行处理,能够自动、稳定、高精度地提取出目标在图像中的姿态信息。再利用两站或多站的姿
随着无线通信和移动计算技术的飞速发展,人们对无线宽带接入提出更高的要求。无线网状网络(WMN)是一种新型宽带无线接入系统,是由无线链路连接路由器和终端设备所组成的静态多跳