狗尾草屬和稻屬M(fèi)ULEs結(jié)構(gòu)與進(jìn)化關(guān)系分析.pdf

1、Mutator轉(zhuǎn)座子是由依阿華州立大學(xué)的Robertson教授1981年發(fā)現(xiàn)的，它具有轉(zhuǎn)座活性高，誘變能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是玉米功能基因研究的重要標(biāo)記轉(zhuǎn)座子。在其他植物中，Mutator的同類(lèi)轉(zhuǎn)座子存在不同程度的變異，稱(chēng)為Mu同源因子或Mu類(lèi)似因子(Mu-likesor Mu analogs，MULEs)。雖然MULEs廣泛存在于其它植物中，但是只在擬南芥的DDM1突變體和真菌的Fusarium oxysporum中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座活躍的Mu同源因

2、子。因此，對(duì)玉米(Z.mays L.)以外其它物種Mu轉(zhuǎn)座子的存在狀態(tài)、變異程度以及如何使之變?yōu)檗D(zhuǎn)座活躍，對(duì)于認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)座子的起源與進(jìn)化歷史，在基因組進(jìn)化和基因表達(dá)調(diào)控中的作用，并利用轉(zhuǎn)座子進(jìn)行基因標(biāo)記和基因克隆有重要意義。 本文利用稻屬(Oryza)中Os493兩端的TIR設(shè)計(jì)引物，在狗尾草屬(Setaria)的12個(gè)種的22份材料中克隆MULEs全長(zhǎng)，均得到3.6kb左右的片段，經(jīng)過(guò)測(cè)序分析，它們均是狗尾草屬中的MULEs。結(jié)構(gòu)

3、分析表明所克隆的MULEs均具有末端反向重復(fù)序列(TIR)，在Mu轉(zhuǎn)座子的TIR區(qū)發(fā)現(xiàn)了MURA轉(zhuǎn)座酶結(jié)合位點(diǎn)(MBS)；在功能區(qū)域發(fā)現(xiàn)了與轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座活性相關(guān)的D-D-E結(jié)構(gòu)和25個(gè)氨基酸的信號(hào)序列D-x(3)-G-[LIVMF]-x(6)-[STAV]-[LIVMFYW]-[PT]-x-[STAV]-x(2)-[QR]-x-C-x(2)-H等結(jié)構(gòu)，在狗尾草屬M(fèi)ULE轉(zhuǎn)座子C末端發(fā)現(xiàn)了植物Mu轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座酶的鋅指結(jié)構(gòu)-Znf-pmz，DN

4、A結(jié)合域CX2CX4HX4(或6)C(X代表任意氨基酸)，但是它們均存在不同程度的變異，說(shuō)明現(xiàn)在已不具有轉(zhuǎn)座活性。 利用引物sxd1和sxd2在稻屬和狗尾草屬材料中進(jìn)行PCR擴(kuò)增，所擴(kuò)增的這一段是Mutator轉(zhuǎn)座酶最保守的一段，對(duì)克隆的部分序列進(jìn)行Blastx比對(duì)，發(fā)現(xiàn)它們同MURA蛋白的同源性達(dá)到了53％-56％。稻屬和狗尾草屬中存在大量600bp且相似性很高的MULEs轉(zhuǎn)座子，但它們中間有些序列出現(xiàn)了終止密碼子、移碼突變等

5、，說(shuō)明這些MULEs目前不具有轉(zhuǎn)座活性。 對(duì)這些序列構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)，從進(jìn)化樹(shù)我們可以看出，這些序列共分成三個(gè)大組，其中在Class I和Class II中的序列都是稻屬的序列，而在Class III中稻屬和狗尾草屬序列均有，并且稻屬僅有8個(gè)種來(lái)源的序列同全部狗尾草屬來(lái)源的序列聚在一起。MULEs的ClassIII在狗尾草屬中普遍存在，而在稻屬的材料中卻僅局限于8個(gè)種，他們分別分布在AA、BB、BBCC、CCDD、GG等基因組中，在稻

6、屬AA、BB、CCDD、EE、FF、HHJJ基因組的O.longistaminata、O.nivara、O.punctata、O.latifolia、O.grandiglumis、O.australiensis、O.brachyantha、O.ridleyi等種中則沒(méi)有，這說(shuō)明該轉(zhuǎn)座子在稻屬的分布是不連續(xù)的，這種Mu轉(zhuǎn)座子分布的不連續(xù)性暗示著可能存在著基因的水平轉(zhuǎn)移。稻屬和狗尾草屬不同的品種中存在大量的這種相似序列，表明很可能它們之間發(fā)