毛竹LTR反转录转座子PHRE8的鉴定与转录模式分析

季 航 周明兵 蒋政勤 郑 浩 徐芷馨

(1浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室,浙江杭州 311300;2 浙江农林大学,浙江省竹资源与高效利用协同创新中心,浙江 杭州 311300)

植物LTR反转录转座子主要由长末端重复序列(long terminal repeat,LTR)、引物结合位点(primer binding site,PBS)、种属特异抗原(retrotransposon gag protein,GAG)基因、聚合酶(polymerase,POL)基因、多嘌呤序列(polypurinetrait,PPT)等构成[1]。其中LTR为末端反向重复序列,包含了转录的起始和终止信号,通常含有较为丰富的顺式调控元件,不编码蛋白质,PBS位于5′端LTR 下游,当转座子发生转座时,与tRNA 结合引导cDNA 负链的生成,GAG、POL基因属于编码区基因,编码与转座子复制和转座有关的酶类,结构与反转录的病毒结构相似,PPT位于3′端LTR上游,作为引物引导第二条cDNA 链的合成[1-3]。POL基因中包含蛋白质水解酶基因(pepsin-like aspartate proteases,PR)、反转录酶基因(reverse transcriptases,RT)、RNA 酶基因(ribonuclease H,RH)及整合酶基因(integrase,INT)[4]。依据POL基因中所编码的蛋白质顺序,LTR反转录转座子又分为Ty1-copia和Ty3-gypsy 2个超家族[5]。这2 类转座子的区别主要体现在INT基因的位置上[6]。

研究表明,转座子长末端重复序列便于设计引物且易于跟踪,插入位点的多态性提供了生物突变的可能,基于反转录转座子插入的分子标记技术不断被开发应用[7]。Woodrow 等[8]根据香桃木基因组数据与Ty1-copia 家族Tmc1 转座子的特征设计SSAP 标记引物,很好地区分了4个香桃木的供试品种。烟草中反转录转座子Ttn1 通过农杆菌介导转化至大豆植物中,利用插入突变的特性,将Ttn1 作为基因标签,研究大豆植物中编码重要农艺性状的基因[9]。但有研究发现,大多数已知的LTR反转录转座子均处于静默的状态,一部分由于在漫长的植物基因进化过程发生基因突变,丧失了转座功能,因此被称为“退化的转座子”;另一部分则是由于生物为维持基因的稳定性通过DNA 甲基化的修饰调控手段而导致了转座子沉默[10]。……