辣椒Ty3-gypsy逆转录转座子逆转录酶序列的克隆及分析

[目的]从辣椒基因组中克隆Ty3-gypsy逆转录转座子逆转录酶序列,分析其家族特性及进化关系.[方法]根据Ty3-gypsy逆转录转座子逆转录酶保守区域设计简并引物,通过PCR扩增、回收、克隆、测序得到的目的基因序列.[结果]克隆从辣椒基因组14条逆转录转座子逆转录酶序列,序列大小均为340 bp左右.生物信息学分析表明,序列长度变化范围为310 ～345 bp,同源性范围为60.2;～99.1;.这些核苷酸序列具有较高的异质性,主要表现为终止密码子突变.聚类分析可将所得序列分为5大类,基于逆转录酶序列进行的不同物种进化树分析显示,第Ⅳ、Ⅴ类序列与荸荠、潘那利番茄等组成一大类,可能是逆转录转座子横向传递的结果.[结论]辣椒Ty3-gypsy逆转录转座子逆转录酶序列具有普遍性、异质性等特点,与荸荠、潘那利番茄等物种的同类型逆转座子可能有相同的起源.     

梨Ty1-copia类逆转座子逆转录酶序列的克隆及分析

根据Ty1-copia类逆转座子逆转录酶的保守区设计简并引物,从10份梨属(Prrus)材料中扩增该逆转座子片段.扩增产物经纯化后克隆于pMD 18-T质粒载体,选择阳性克隆,再经菌落PCR鉴定、测序及序列分析,获得了14条梨Ty1-copia类逆转座子逆转录酶序列.这些核苷酸序列长度为250～267 bp,具有较高的异质性,主要表现为缺失突变,通过核苷酸聚类可将14条序列分为4个家族.对这些片段的氨基酸序列进行分析,结果显示有2个序列发生了终止密码子突变.该研究获得的梨属植物Ty1-copia类逆转座子逆转录酶氨基酸序列与已报道的其他生物的相应序列有较高的一致性.     

果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的多样性分析

【目的】分析Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶基因（RT）序列特征、多样性、系统进化关系及转录活性，为深入研究果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子全长序列、转录转座活性及生物学功能提供理论参考。【方法】以果蔗品种拔地拉为试材，根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因保守区设计简并引物对，利用其进行PCR扩增，将目的条带回收纯化后连接至pMD18-T载体，并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞，挑取阳性克隆进行测序。依据测序结果对RT基因序列进行生物信息学分析。【结果】从果蔗拔地拉中扩增获得51条序列（SoRT4-1~SoRT4-51），去除重复序列和非RT基因序列后共获得44条RT基因序列，长度为423~433 bp，AT含量为56.84%~64.97%，AT:GC比值为1.32~1.85，核苷酸序列间相似性为44.4%~99.3%，其编码的氨基酸序列间相似性为10.8%~100.0%，说明氨基酸序列比核苷酸序列表现出更高异质性。44条RT基因序列被划分为4个家族，其中Ⅰ和Ⅲ为主要家族。44条RT基因编码的氨基酸序列中有20条发生了无义突变，说明其突变率较高。44条RT基因编码蛋白序列存在5种保守基序，其中，有29条序列同时包含Motif 1~Motif 4，其余15条序列的保守基序变异较大，说明保守基序存在一定异质性。4个家族代表性序列编码蛋白的三级结构在氢键和转角的数量方面差异较大；系统发育进化树分析结果显示，44条RT基因序列被分为七大类，Ⅰ类和Ⅱ类中的果蔗RT基因序列分别占序列总数的40.91%和27.27%，Ⅱ类和Ⅵ类中的部分果蔗RT基因序列与拟南芥的BAB40828.1、粳稻的BAB40824.1、菠菜的BAB40833.1和大豆的BAB40834.1亲缘关系较近，推测这些物种在进化过程中发生了Ty3-gypsy类反转录转座子的横向传递。初步发现1条Ty3-gypsy类反转录转座子（SoRT4-40）具有转录活性。【结论】获得44条果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因序列，其中仅有1条序列具有转录活性，这些RT基因序列可用于开发基于Ty3-gypsy类反转录转座子的甘蔗分子标记。     

燕麦EST数据库中Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的频数分析

为研究转座元件(Transposable elements,TES)在燕麦中的表达模式,以14个Ty1-copia型反转录转座子和3个Ty3-gypsy型反转录转座子序列为种子序列对燕麦属(Avena)表达序列标签(EST)数据库中的Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子进行检索和分析。结果表明:燕麦根中反转录转座子的频率显著高于叶(P0.05);强降雨模式的胁迫环境下叶组织中反转录转座子的EST频率显著高于大气降雨下的(P0.05),约为正常条件下的(Ee-10,0.12%)2倍;Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子在根的分蘖期频率差异极显著(P0.01)。这些结果揭示了燕麦属Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的转录存在组织和发育的时空特异性及环境应答现象,为预测重复元件的表达模式提供了依据。同时,检索到的反转录转座子也有助于对燕麦基因组序列的注释。     

AA染色体组野生种花生Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶序列的多样性

以2份AA染色体组野生种花生为试验材料,扩增分离Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶序列,分析其序列特征、多样性及进化关系。利用根据Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶的保守区设计的简并引物进行PCR扩增,对目的条带进行回收、克隆和测序后,对逆转录酶序列进行生物信息学分析。目的条带大小均约为430 bp,分别从2份AA染色体组野生种花生材料中分离到32、33条逆转录酶序列,对于65条逆转录酶序列,其长度变化范围为397～440 bp, A+T所占比例范围为56.48%～68.14%,(A+T)/(G+C)为1.3～2.13,核苷酸序列间相似性范围为62.6%～97.9%;65条逆转录酶序列被划分为9个家族,其中家族Ⅰ为主要成分;翻译成氨基酸后,序列间相似性范围为12.4%～98.6%,相比核苷酸序列,氨基酸序列表现出更高的异质性;65条逆转录酶序列中有26条发生了无义突变,2份野生种花生材料的无义突变发生率相当;序列间保守基序大体一致,但也发生了一定的变异,呈现出一定的异质性;9个家族所选代表序列的蛋白质结构总体类似,但也在螺旋结构数、折叠结构数、转角数、氢键数、α-螺旋数、β-折叠数...     

萝卜IRAP技术体系建立与品种指纹图谱构建

为建立萝卜逆转座子间扩增多态性(IRAP)技术体系,基于萝卜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶的保守序列设计引物,对IRAP-PCR反应主要因素进行分析。建立的萝卜IRAP标记技术体系(20μl)为:20 ng基因组DNA模板,1×PCR buffer,0.25 mmol/L d NTPs,2.0 mmol/L Mg2+,0.4μmol/L引物,1 U Taq DNA聚合酶。将所建立的IRAP标记技术体系应用于14个萝卜品种指纹图谱分析,结果显示,筛选出的2个特异引物Rs Ty1F5和Rs Ty1F10在14份萝卜材料中共扩增得到了16个多态性条带,可以将14份萝卜材料完全区分开,每份种质都有独特的指纹图谱,表明IRAP技术可以有效地应用于萝卜种质鉴定和指纹图谱的构建。     

水稻悬浮细胞培养过程中3个逆转座子的转录与转座特性

【目的】在水稻悬浮细胞培养不同时期研究3个具有多逆境应答特征逆转座子相关基因的转录与转座特性,为揭示该类基因的生物学功能奠定理论基础。【方法】以水稻品种月亮谷为材料进行悬浮细胞培养,以实时荧光定量PCR检测不同培养时期材料的3个逆转座子相关基因Tos17、Os05g24920和Os01g02040相对表达量及拷贝数的变化,初步分析其转录活性与转座活性。【结果】在培养期间,Os01g02040、Os05g24920、Tos17转录活性呈先升高后下降的变化趋势,其最高转录活性分别出现在培养期的第3个月和第6个月,相对表达量分别为71.84、41.26和53.20倍;Tos17保持较稳定的转录活性,其他2个基因在组培6个月后转录活性迅速下降。在培养3个月后,Os01g02040和Os05g24920的转座活性变化较稳定,相对拷贝数变化范围为2.14-2.64和2.76-5.03倍;Tos17转座活性变化极明显,拷贝数不断提高,至第14个月达12.13倍,明显高于其他两个基因。【结论】在细胞悬浮培养过程中3个逆转座子相关基因均被强烈激活进行转录,但其转录调控和转座调控途径不同。     

苹果Ty1-copia类逆转座子LTR10序列及其在苹果属植物中的遗传多样性分析

应用改良的Pearce方法分离苹果Ty1-copia类逆转座子RNaseH-LTRs,分离到的RNaseH-LTR_(10)序列已在GenBank注册(登录号DQ534515),该序列长度为299 bp。分析结果表明其5′端为含有终止密码子的RNaseH基因,PPT(polypurinetract)之后是3′-LTR,PPT起始于终止密码子内10 bp处,3′-LTR的起始标志末端倒转重复序列(inverted repeat,IR)TG紧随其后。LTR_(10)的正链和反链均含有多个启动子的特征结构TATA box和CAAT box,α-淀粉酶启动子的保守序列及受不同胁迫条件作用的调控元件,如AuxRE、ABRE、HSE等。利用A-SAP技术研究了LTR_(10)逆转座子在苹果属8个野生种和22个栽培品种中的遗传多样性,多态性片段比例为86.5%;品种长祝较祝光少1条约400 bp的特异性扩增条带。     

黄瓜SSAP标记技术的建立

基于黄瓜Ty1-copia类逆转座子的长末端重复序列信息,通过引物设计、选择性扩增体系筛选以及银染显色技术等,建立起了适合黄瓜的SSAP(sequence-specific amplification polymorphism)标记技术体系。通过与AFLP标记比较,确定SSAP标记具有更高的多态性检测效率。进一步将该SSAP标记系统用于不同生态型黄瓜材料间的多态性分析,发现该标记系统能有效地探测不同栽培黄瓜品种间的多态性。     

毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析

  目的   研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons, LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础。   方法   通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析。   结果   在毛竹基因组中共注释得到1 014 565个LTR反转录转座子,1 562个家族,占毛竹基因组的54.97%。其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77∶1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组。毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系。毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整。毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0~2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态。   结论   第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子。基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子。不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性。毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一。图3表3参52     

小麦抗白粉病基因Pm23分子标记的初步鉴定

根据植物抗病基因的保守结构,合成7对特异引物,用感病品种Chanceller作对照,对12个含不同抗白粉病基因的小麦品系进行PCR分析,结果只有1对引物(3LR 3LF)在Pm23的载体品系中扩增出稳定的多态性片段,对该片段进行回收、克隆、测序,全长为253bp。经同源性分析发现,该特异性片段与大麦Ty3-gypsy类反转录转座子基因部分序列有87%的同源性,属于反转录转座子类标记。     

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

摘　要：利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent (OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。     

棉花WRKY转录因子家族成员的鉴定和生物信息学分析

WRKY转录因子家族在植物抵御各种生物、非生物胁迫反应和生长发育调控中扮演着重要角色。利用生物信息学方法鉴定和分析棉花A基因组WRKY转录因子,共鉴定得到109个候选WRKY基因,编码区全长474~3 528 bp,基因分布在棉花13条染色体上。依据WRKY家族基因的保守结构域和系统进化关系,将其划分为3个大组:G1组、G2组和G3组。G1组WRKY基因包括21个成员,其中18个含有两个WRKY域;G2组有73个成员,可进一步分为G2-a、G2-b、G2-c、G2-d和G2-e五个亚类;G3组WRKY基因包括15个成员。同组的WRKY成员保守域的氨基酸构成大体相似,但也存在WRKYGQK多肽和锌指结构的变异,不同组成员的氨基酸保守域组成特异。拟南芥和棉花WRKY基因的系统进化树表明,功能相似的基因聚在一起,暗示和拟南芥抗逆功能基因聚类在一起Ga WRKY可能参与棉花抵御逆境胁迫反应,为进一步发现和挖掘棉花WRKY基因的功能奠定理论基础。     

木薯25个WRKY家族转录因子在生物胁迫下的表达分析

根据拟南芥和水稻的WRKY基因和木薯基因组序列,利用生物信息学方法预测木薯Me WRKY转录因子家族成员,并对其进行系统进化关系和保守结构域的分析。通过病原菌接种处理,分析不同Me WRKY转录因子的表达差异。结果显示,木薯共编码25个与抗病相关WRKY蛋白,在病原菌胁迫条件下,其中16个Me WRKY基因的表达受到显著影响,表明这些WRKY蛋白可能参与木薯的防御应答反应。     

水稻WOX家族基因鉴定及其种子在逆境萌发中的表达分析

【目的】开展水稻WOX基因家族成员的鉴定及在种子逆境萌发中的表达分析,可为探究WOX家族基因的功能、作用机制及水稻遗传改良提供理论参考。【方法】对水稻WOX基因家族成员进行鉴定,利用生物信息学软件对其系统进化关系、理化性质、基因结构、保守结构域、保守基序、顺式作用元件和染色体定位等进行分析,并利用实时荧光定量PCR（q...