基因組重測(cè)序作物的新轉(zhuǎn)座子鑒定及特征分析.pdf

1、轉(zhuǎn)座子是基因組中能移動(dòng)自身位置的一段DNA序列，也是作物基因組的重要組成部分，它在染色體結(jié)構(gòu)、基因組大小、基因組重排、新基因生成和基因表達(dá)調(diào)控等方面扮演著重要的角色，在分子生物學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用于基因的分離鑒定和功能研究等。近年來，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的生物基因組序列被測(cè)定，為從基因組水平進(jìn)行轉(zhuǎn)座子的鑒定、分類、注釋等提供了便利。本研究利用水稻，玉米和高粱合計(jì)125個(gè)材料的基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)，采用雙末端短序列比對(duì)基因組和轉(zhuǎn)座子庫(kù)的

2、方法，鑒定各材料中的新轉(zhuǎn)座子，并進(jìn)行基因組水平的特征分析，以明確不同作物和材料中新鑒定轉(zhuǎn)座子的類型、分布和插入規(guī)律等，研究的主要結(jié)果如下:
　　1分析水稻、玉米和高粱參考基因組已注釋的轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子在作物間存在較大差異。水稻中轉(zhuǎn)座子長(zhǎng)度占基因組總長(zhǎng)度的37％，玉米為76％，高粱為58％。同時(shí)各作物內(nèi)部的轉(zhuǎn)座子序列間也存在較大差異，水稻DNA轉(zhuǎn)座子間的序列差異度最大。
　　2基于基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)鑒定水稻、玉米和高粱各材料中

3、的轉(zhuǎn)座子，平均每個(gè)材料新鑒定獲得的轉(zhuǎn)座子為261個(gè)，796個(gè)和793個(gè)，當(dāng)測(cè)序深度大于6X時(shí)，新鑒定的轉(zhuǎn)座子數(shù)量與測(cè)序深度沒有顯著的相關(guān)性。
　　3作物之間新鑒定轉(zhuǎn)座子的類別存在差異。從轉(zhuǎn)座子的一級(jí)分類來看，水稻參考基因組中的DNA轉(zhuǎn)座子較多，新鑒定的轉(zhuǎn)座子中LTR類型較多;玉米和高粱參考基因組中LTR數(shù)量較多，新鑒定轉(zhuǎn)座子中的DNA類型偏多。從轉(zhuǎn)座子的二級(jí)分類來看，同一作物不同群體間的差異并不顯著，僅有少數(shù)類型的轉(zhuǎn)座子在群體間有

4、明顯差異。通過比較各種類轉(zhuǎn)座子的RPKM值發(fā)現(xiàn)，在高粱各材料中轉(zhuǎn)座子類型的相關(guān)性較顯著。
　　4對(duì)新鑒定轉(zhuǎn)座子的插入位置分析發(fā)現(xiàn)，在高粱和玉米中，新預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)座子與基因數(shù)量在染色體上的分布存在顯著的相關(guān)性，平均相關(guān)系數(shù)分別為0.88和0.67，進(jìn)一步分析新鑒定轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)與相鄰基因的距離，發(fā)現(xiàn)在玉米和高粱中新鑒定的轉(zhuǎn)座子的插入更靠近基因的區(qū)域。而在水稻中，新鑒定的轉(zhuǎn)座子相對(duì)于玉米和高粱而言，有更高的比例插入到基因編碼區(qū)。
　　

5、5受新鑒定轉(zhuǎn)座子插入影響基因的功能注釋。Interptro注釋結(jié)果顯示大部分受到新鑒定轉(zhuǎn)座子的影響的基因與蛋白激酶相關(guān)。GO富集結(jié)果顯示，在水稻、玉米和高粱中的富集基因的編碼產(chǎn)物具有ATP結(jié)合位點(diǎn)，蛋白質(zhì)氨基酸的磷酸化，蛋白激酶活性以及參與細(xì)胞凋亡，且在水稻和玉米中受影響基因功能還富集到防御反應(yīng)。三種作物受轉(zhuǎn)座子插入影響的基因的功能高度相似，推測(cè)基因組內(nèi)轉(zhuǎn)座子的插入并非隨機(jī)的，作物可能通過轉(zhuǎn)座子插入到特定的基因的特定位置來調(diào)節(jié)基因表達(dá)或