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草莓基因组中LTR反转录转座子的分离和鉴定

马跃  
【摘要】: 草莓是无性繁殖的蔷薇科草本植物,近年来国内草莓生产发展很快。随着植物组织培养技术在草莓上的广泛应用,生产中发现一些草莓微繁殖苗表现体细胞无性系变异现象。转座元件的激活是体细胞无性系变异的一个重要原因,本文首次从八倍体栽培草莓,二倍体、四倍体野生草莓基因组中分离了Ty1-copia组反转录转座子的RT基因序列;对来自不同倍性草莓的Ty1-copia组反转录转座子的RT基因序列,进行了系统进化分析;同时从八倍体栽培草莓基因组中分离了Ty3-gypsy组反转录转座子的RT基因序列并对八倍体草莓基因组中的Ty1-copia、Ty3-gypsy组反转录转座子的拷贝数和转录活性进行了分析。主要结果如下: 1.采用PCR简并引物扩增的方法从八倍体栽培草莓基因组中分离出了19条独立的Ty1组反转录转座子RT序列,这些序列推测的氨基酸序列的异质性为1.15%~70%,其中含有终止密码子和移码现象的有5条,余下的14条具有潜在转座活性。基于这19条独立氨基酸序列的系统进化分析,将它们分为7组,其中第1组全部含有终止密码子序列。从二倍体野生草莓基因组中分离出34条独立的Ty1-copia组反转录转座子RT序列,推测的氨基酸序列的异质性为2.3%~55.06%,其中含有终止密码子12条,余下的22条为有潜在转座活性的序列。将二倍体草莓中分离的34条独立序列进行系统进化分析,共分为7组,其中第7组全部含有终止密码子序列。从四倍体野生草莓基因组中分离出13条独立的Ty1-copia组反转录转座子RT序列,推测的氨基酸序列的异质性为1.12%~55.06%,其中含有终止密码子2条,余下的11条为有潜在转座活性的序列。将四倍体草莓中分离的13条独立序列进行系统进化分析,共分为4组,其中第4组全部为含有终止密码子。 2.在八倍体栽培草莓基因组中分离出了10条独立的Ty3-gypsy组反转录转座子RT基因序列,推测的氨基酸序列的异质性为1%~30%,其中含有终止密码子的2条,序列不完整的2条,余下的6条为有潜在转座活性的序列。将八倍体草莓中分离的10条独立Ty3-gyps组反转录转座子RT序列进行系统进化分析,共分为2组。 3.通过对八倍体栽培草莓、二倍体野生草莓和四倍体野生草莓的Ty1-copiae组反转录转座子RT序列进行系统进化分析发现:二倍体绿色草莓(Fragaria viridis Duch)与四倍体东方草莓(Fragaria orientalis Lozinsk)的亲缘关系相对其它种近:来自森林草莓(Fragaria vesca Duch)的一条Ty1-copia组反转录转座子RT序列wd3-1是本研究所分离的各类草莓Ty1组反转录转座子序列中最古老的一条。 4.采用Southeron斑点杂交估测出Ty1-copia和Ty3-gyps组反转录转座子在八倍体栽培草莓基因组中的拷贝数分别是2875,348。两种LTR类反转录转座子占整个八倍体栽培草莓基因组的15.8%,其中Ty1-copia组反转录转座子在基因组中的比例为13.5%,大于Ty3-gyps组的2.3%。 5.通过RT-PCR技术检测不同处理对八倍体草莓中两种LTR反转录转座子转录活性的影响,结果显示:在常规大田植株和组织培养继代植株中都没有发现有转录活性的LTR类反转录转座子;在MS+6-BA 0.5mg·L~(-1)+GA_3 0.5mg·L~(-1)+TDZ2.0 mg·L~(-1)+IBA0.02mg·L~(-1)和MS+6-BA 0.5 mg·L~(-1)+GA_3 0.5mg·L~(-1)+TDZ 1.0 mg·L~(-1)+2,4-D 0.1mg·L~(-1)两种再生培养基诱导的草莓愈伤组织中检测到有转录活性的Ty1-copia组反转录转座子;在分别用2 mM水杨酸、50 mM茉莉酮酸甲酯、50 mM脱落酸、50 mM 2,4-D,处理了16 h后的大田草莓叶片中,检测到Ty1-copia组反转录转座子转录活性。 6.发生转录的22条独立的Ty1-copia组反转录转座子RT序列中,ys11-11,ys11-27和xp4-2与其它序列差别较大,其余的19条序列异质程度为1%~6.51%,明显低于从草莓基因组中分离的Ty1-copia组反转录转座子RT序列。


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