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Tripper是在普通小麦高分子量麦谷蛋白亚基1BX14启动子区发现的一种新型的MITE(Miniature inverted repeat transposable element),具有14 bp的完全匹配的末端倒转重复序列及8 bp的插入靶位点。通过数据库搜索,在单、双子叶植物基因组中均发现一类在内部序列上与Tripper存在较大的变异,但在末端倒转重复序列(TIRs)上与Tripper十分相似的MITE。推测这类MITE与Tripper有共同的起源,因此将其命名为 Tipper-like MITEs。
本研究主要论述了Tripper-like MITEs的起源和扩增机制,并对这类MITE可能的自主转座子进行了克隆和功能分析。
研究主要沿着两条路线来进行,一条是纵向的,即对不同倍性的小麦基因组中的Tripper及Tripper-like MITEs的种类、分布及其特征进行研究,并对其可能的自主转座子进行了克隆。结果表明,Tripper及Tripper-like MITEs是麦类基因组中广泛分布的一类转座子。这类元件均具有十分保守的末端倒转重复序列,推测这段序列可能与MITE的转座相关。但不同家族间内部序列发生了较大的变异,表明这是一类古老的MITE家族。进一步的杂交分析表明,该类MITE不仅广泛分布于小麦基因组中,有些元件也分布在禾本科的大麦、玉米及水稻的基因组中。
研究的另一条路线是横向的,即通过对比不同物种中的Tripper-like MITEs,进一步揭示其共有的转座与进化机制。首先,利用水稻的全基因组数据库资源,对Tripper-like MITEs的起源和扩增机制进行了研究。结果表明,在水稻基因组中存在183个Tripper-like MITEs,这些元件在末端倒转序列及其亚末端重复基序上均与基因组中hAT转座子家族中的Tip100转座子存在高度的一致性。序列分析表明,一些Tripper-like MITEs是由Tip100转座子内部序列的缺失形成的,因此推测Tripper-like MITEs很可能是通过Tip100转座子进化而来。其次,通过对某些双子叶植物基因组中存在的Tripper-like MITEs及其Tip100转座子的比较分析,结果表明这两类元件在末端倒转重复序列及进化上与单子叶植物基因中的均十分相似。以上研究也表明Tripper-like MITEs的起源和扩增机制在植物基因组中具有普遍性。
对Tip100转座子的进化分析表明,这类转座子在单、双子叶植株分化之前就已存在于植物的基因组中,是一类古老的转座子家族。另外,在单、双子叶植物基因组中也存在一些十分相似的Tip100转座子的非自主转座子。它们的发现为研究植物基因组中Tip100转座子的进化建立了横向联系,更加确定了该元件在植物基因组中存在的广泛性和一致性。
根据以上的实验结果,推测植物基因组中的Tip100转座子可能对Tripper-like MITEs的转座和扩增起到了重要作用。因此,对水稻基因组中可能具有转座功能的Tip100转座子的转座酶基因进行了克隆。酵母单杂交结果表明所克隆的Tip100转座酶基因在酵母体内可与Tripper-like MITEs的末端倒转重复序列结合。这一结果表明,在植物体内 Tipper-like MITEs很可能会利用Tip100转座子进行转座(Cross-mobilization),从而完成自身家族成员在基因组中的扩增。这对于构建Tripper-like MITEs与Tip100转座子的二元系统,用于麦类功能基因组学的研究具有重要的理论和实践意义。