棉铃虫非自主性Helitron转座子HaLep1的鉴定与水平转移研究

发布时间：2017-10-01 16:05

  本文关键词：棉铃虫非自主性Helitron转座子HaLep1的鉴定与水平转移研究

  更多相关文章： 棉铃虫 自主性 Helitron 座子 HaLep1 鉴定 水平 转移 研究

【摘要】：转座子广泛分布于几乎所有真核生物基因组中,转座子的插入能够影响宿主基因的结构、功能和表达,是基因组进化的重要动力。水平转移是指遗传物质在具有生殖隔离的物种间的横向移动。尽管目前在多细胞真核生物间发生转座子水平转移的例子已经有200多个,但其机制尚不完全明确。Helitron是最近发现的一个转座子超家族,不同于典型的DNA转座子,Helitron转座子在整合到宿主基因组的过程中没有发生靶标位点重复,也不产生末端重复序列。本文以非自主性Helitron转座子Lepl为研究对象,利用生物信息学和分子生物学方法,研究其在鳞翅目昆虫中的分布,以及在鳞翅目昆虫、非鳞翅目昆虫和物种间的水平转移及其机制,研究结果对于揭示昆虫Helitron转座子的分子进化机制具有重要意义,同时也将为鳞翅目昆虫的系统发生关系研究提供重要的理论依据。以通过基因组步移方法获得的位于棉铃虫Helicoverpa armigera细胞色素P450基因CYP6AE12翻译起始密码子上游756bp的HaLep1_1作为信息探针,通过Blastn分析在nr/nt (nucleotide collection)数据库中鉴定了21个与HaLep1_1具有高度相似性的棉铃虫HaLep1全长序列,分别命名为HaLep1_2—HaLep1_22。多重序列比对发现,这些序列都具有Lepl转座子的典型结构,包括5’-TC和3’-CTRY特征序列以及位于获得序列3’-末端的CTRR基序,并且插入宿主基因组的A、T碱基之间。系统发生分析发现,棉铃虫Lepl转座子可以分为3个主要支系,支系A(HaLep1A)包括6个HaLep1转座子,支系B (HaLep1B)和C (HaLep1C)分别包括6个和9个厶aLep1转座子；支系A和支系B转座子与134bp的Lep1一致序列相似性为83%-89%,但支系C转座子与Lep1一致序列相似性只有68%-78%,表明各支系可能独立转移进入棉铃虫基因组。以HaLep1_1为信息探针,对NCBI鳞翅目nr/nt和EST (expressed sequencetag)数据库进行Blastn分析,发现HaLep1_1与美洲棉铃虫Helicoverpa zea和烟芽夜蛾Heliothis virescens序列相似性最高,并且HaLep1的3’端获得序列都只发现于美洲棉铃虫和烟芽夜蛾中。通过PCR和同源检索进一步对HaLep1的插入多态性进行分析发现,在检测的12个棉铃虫个体样本中存在HaLep11插入的个体占25%,在棉铃虫HaLep1_20的旁系同源位点(FP340435)没有发现Lep1转座子插入,同样在美洲棉铃虫HaLep18的直系同源位点(DQ788839)也没有发现Lep1转座子插入。HaLep1_1在棉铃虫不同个体间的插入多态性表明HaLep1_1可能近期发生过转座；HaLep1_8在两个近缘物种中的插入多态性表明HaLep1_1可能水平转移到棉铃虫和美洲棉铃虫的共同祖先中,但随后在美洲棉铃虫的直系同源位点该拷贝发生丢失。以134bp的鳞翅目Lepl一致序列为信息探针,对非鳞翅目昆虫基因组数据库和NCBI非鳞翅目的WGS (whole genome shotgun)、nr/nt、GSS (genome survey sequences)、HTGS (high throughput genomic sequences)以及EST数据库进行Blastn分析,发现Lepl转座子存在于2种蚜虫(豌豆蚜Acyrthosiphon pisum与棉蚜Aphis gossypii)、2种寄生蜂(菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis与佛罗里达多胚跳小蜂Copidosoma floridanum)、1种甲虫(光肩星天牛Anoplophora glabripennis)、2种茧蜂病毒和家蚕微孢子虫Nosema bombycis等非鳞翅目昆虫和物种中。Lepl转座子的不连续分布、在远缘物种之间高度的序列相似性以及Lepl转座子与其宿主系统发生的不一致性都表明Lepl转座子发生了水平转移。其中,家蚕微孢子虫NbLep1和佛罗里达多胚跳小蜂CfLep1的获得序列与其鳞翅目昆虫宿主的序列相似性超过90%,表明宿主与寄生物间的相互作用推动了转座子的水平转移。此外,还根据本文数据对Lepl转座子水平转移的可能方向和潜在载体开展了讨论。
【关键词】：
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 文献综述11-24
• 1. 转座子的水平转移11-16
• 1.1 转座子概述11-12
• 1.2 真核生物中转座子水平转移的研究进展12-16
• 2. Helitron转座子研究进展16-23
• 2.1 Helitron转座子的概述16-17
• 2.2 Helitron转座子的鉴定17-19
• 2.3 Helitron转座子的分布19-21
• 2.4 Helitron转座子的水平转移机制21-23
• 3. 研究的目的和意义23-24
• 1 前言24-25
• 2 材料与方法25-31
• 2.1 供试昆虫25
• 2.2 昆虫基因组DNA提取25-26
• 2.3 数据库检索26-27
• 2.4 棉铃虫转座子HaLepl插入多态性分析27
• 2.5 棉蚜转座子的克隆27-30
• 2.5.1 PCR扩增27
• 2.5.2 PCR产物克隆与测序27-30
• 2.6 序列分析30-31
• 3 结果与分析31-60
• 3.1 棉铃虫Lep1转座子的鉴定及其在近缘种中的分布31-38
• 3.1.1 棉铃虫转座子HaLep1的鉴定31-34
• 3.1.2 棉铃虫转座子HaLep1在其近缘种中的分布34-36
• 3.1.3 棉铃虫转座子HaLep1插入多态性分析36-38
• 3.2 非鳞翅目昆虫和物种中Lep1相似序列的鉴定与水平转移分析38-60
• 3.2.1 非鳞翅目昆虫和物种中Lep1相似序列鉴定38-56
• 3.2.2 Lep1转座子的水平转移56-60
• 4 讨论60-62
• 4.1 转座子水平转移机制60-61
• 4.2 Lep1转座子的水平转移方向61-62
• 参考文献62-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录72-73

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本文编号：954356