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《西北农林科技大学》 2013年
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梨Ty1-copia反转录转座子的分子特性研究

周鹏  
【摘要】:植物基因组中普遍存在着反转录转座子,它影响着基因组的大小,可以改变基因组结构,调控基因的功能,是植物变异发生的重要因素。本文利用早酥梨及其芽变为材料,研究Ty1-copia反转录转座子在梨基因组中的分子特性,对比分析其在不同品种基因组中的差异,探索反转录转座子与芽变产生是否存在关系,为进一步深入研究芽变的分子机理奠定基础。主要研究结果如下: 1.根据Ty1-copia反转录转座子逆转录酶保守区域设计简并引物,建立并优化PCR扩增体系。利用该体系成功从早酥梨基因组中获到29条逆转录酶序列,从芽变材料中获得31条,序列大小都为260bp左右。经过生物信息学分析,与早酥梨相比,红色芽变逆转录酶序列多发生终止子突变、缺失突变、替换突变,突变程度更高。聚类分析得知来自芽变的第四家族的逆转录酶序列与苹果和李具有很高的同源性。 2.从梨属10个不同栽培品种中都扩增得到约270bp的逆转录酶序列,均无目的条带以外的产物扩增,说明Ty1-copia反转录转座子在梨属植物中普遍存在,且较为久远。 3.运用实时定量PCR技术,推算得出早酥梨红皮芽变基因组中的Ty1-copia反转录转座子的拷贝数多于早酥。 4.运用同源克隆手段,从早酥梨基因组中获得两条完整的反转录转座子序列,分别命名为PbTYZS1和PbTYZS2,长度分别是9363bp和9632bp;另外获得一条来自于芽变的序列命名为PbTYRM1,长度为9652bp,与母本序列的同源性分别为92.13%和94.64%。以上三者是典型的Ty1-copia反转录转座子,但ORF的完整性发生了变化,出现移码和重叠的现象,经过多重比对反映了梨与其他物种反转录转座子的亲缘关系,同源性在27%~40%。LTR序列长度在1801bp~1815bp,三对LTR没有一对完全相同,同源性在93.79%~94.39%,其调控元件预测显示PbTYZS1、PbTYZS2和PbTYRM1的LTR序列中包含了40种调控元件,除了增强启动子元件外,大多数为逆境响应元件和激素应答元件。 5.利用PbTYZS1序列建立IRAP分子标记体系,成功开发了5组引物,并对体系进行了优化。利用优化好的体系对早酥及其芽变进行分析,共扩增出268条谱带,其中29条显示多态性,各引物的多态性为10.20%、12.90%、7.35%、14.58%、11.11%。经过统计分析后,早酥梨与红皮芽变的平均遗传距离为0.104,与极早熟芽变的遗传距离为0.115,多态性为20.41%,较与红皮芽变的18.89%,多态性更为丰富。
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