异源四倍体棉花中两个LTR逆转座子家族的鉴定及特征分析

发布时间：2018-04-29 23:26

本文选题：棉花 + 逆转座子　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：逆转座子(Retrotransposons)是植物基因组中种类最多、分布最广的转座元件,占总DNA含量一半以上。其转座过程需要以RNA为媒介,遵从“复制-粘贴”的模式在基因组中产生一个新的拷贝,这一转座机制使得逆转座子成为植物基因组主要的组成成分。同时通过插入基因编码区或附近,逆转座子可以改变基因的表达水平。大量研究表明,逆转座子在植物基因组进化过程中发挥了重要的作用,对植物基因组的大小、组成以及基因的结构、功能等方面具有重要影响。近年来逆转座子已成为研究基因克隆与表达、生物多样性及物种进化的重要工具,对植物基因的序列组成、拷贝数和转录表达等研究均有重要意义。棉花(Gossypium)是一种重要的经济作物,其产生的棉纤维是在纺织行业中使用最多的天然纤维,在国民经济中占有举足轻重的地位。二倍体棉种雷蒙德氏棉、亚洲棉以及异源四倍体棉种陆地棉、海岛棉基因组测序的完成,为全面鉴定棉花逆转座子并分析其在基因组中的进化提供了绝佳的机会。目前,对棉花转座子的分析大多集中在种类或超家族水平,而对某一逆转座子家族的鉴定和详细分析鲜有报道。本研究针对异源四倍体棉种中两个LTR逆转座子家族(DOCL和REL逆转座子家族),在全面鉴定其家族成员的基础上,对这两个逆转座子家族成员的分类、分布特征、插入区间偏好性和对靶标基因的表达水平的影响等方面进行分析。主要结果如下:1两个LTR逆转座子家族在异源四倍体棉种中显著扩增在对GhDOCL逆转座子分子特征分析的基础上,从已完全测序的棉花基因组中鉴定了DOCL逆转座子家族,包含陆地棉逆转座子157个,海岛棉逆转座子112个和雷蒙德氏棉逆转座子73个;以海岛棉逆转座子GbRE1为探针序列,鉴定了REL逆转座子家族,包含陆地棉逆转座子92个,海岛棉逆转座子43个。其中在亚洲棉中没有DOCL逆转座子,而亚洲棉和雷蒙德氏棉中均没有REL逆转座子。此外,定量PCR分析表明异源四倍体棉种中DOCL逆转座子的拷贝数较雷蒙德氏棉明显增加。这些结果表明DOCL和REL逆转座子家族均在异源四倍体棉种中显著扩增。2 LTR逆转座子家族的进化分析应用MEGA 6.0软件分别对这两个LTR逆转座子家族进行进化分析。DOCL逆转座子家族包括9个组,其中G1-G4和G9在四倍体出现之后显著扩增;而G5-G8是由四倍体形成前的D基因组产生,在异源四倍体棉种中无明显扩增。REL逆转座子家族包括2个组,均在四倍体出现之后显著扩增。3 LTR逆转座子在棉花基因组中的分布DOCL和REL逆转座子大致均匀地分布在不同染色体组的不同染色体上,未检测到同一家族或者同一组的LTR逆转座子聚集在染色体的某个区段,说明这两个逆转座子家族在基因组中的扩增是随机的。根据LTR逆转座子的插入位置及其上下游序列,鉴定出DOCL逆转座子在不同棉种中的等位插入位点,并通过PCR扩增验证LTR逆转座子在不同异源四倍体棉种材料中的插入位点。结果表明大部分的LTR逆转座子在不同棉种中的插入位置不同,说明其在不同棉种中的扩增是相对独立的。应用BLASTX分析LTR逆转座子侧翼序列的蛋白编码特性,结果表明DOCL和REL逆转座子的插入位点大部分处于基因编码区。4 LTR逆转座子和蛋白编码基因的关系结合PCR检测和BLASTX分析结果,选取在陆地棉或海岛棉基因编码区特异插入的DOCL和REL逆转座子,分析其靶基因的表达水平。结果表明逆转座子的插入显著降低或消除了12个靶基因(8个DOCL靶基因和4个REL靶基因)在棉花不同组织中的表达。综上所述,棉花基因组中包含以DOCL和REL逆转座子家族为代表的,在异源四倍体棉种中显著扩增的LTR逆转座子家族。这些LTR逆转座子在基因编码区的插入影响相关基因的表达水平,是异源四倍体棉种进化的重要驱动力。
[Abstract]:In this paper , we have studied the gene cloning and expression , biological diversity and gene structure , function and so on . The results showed that most of the insertion sites of DOCL and REL reversal loci were in the gene coding region . The relationship between the reverse transposon and the protein coding gene was reversed by PCR and BLASTX analysis . The results showed that the insertion of reversed transposon significantly reduced or eliminated the expression level of 12 target genes ( 8 DOCL target genes and 4 REL target genes ) in different tissues of cotton .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2;S562

【参考文献】