家蚕LTR逆转录转座子的鉴定、分类及系统发育分析

转座子是真核生物基因组的重要组成成分。为了研究家蚕Bombyx mori长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR)逆转录转座子的分类及进化, 本研究采用de novo预测和同源性搜索相结合的方法, 在家蚕基因组中共鉴定出了38个LTR逆转录转座子家族, 序列长度占整个基因组的0.64%, 远小于先前预测的11.8%, 其中有6个家族为本研究的新发现。38个家族中, 26个家族有表达序列标签 (expression sequence tag, EST)证据, 表明这些家族具有潜在的活性。对有EST证据的6个家族和没有EST证据的5个家族用RT-PCR进行了组织表达谱实验, 结果表明这11个家族在一些组织中有表达, 这进一步证实了这些家族具有转录活性, 基于此我们推测家蚕中大部分的LTR逆转录转座子家族很可能具有潜在活性。对转座子的插入时间进行估计, 结果表明绝大部分元件都是最近1百万年内插入到家蚕基因组中的。我们还比较了黑腹果蝇Drosophila melanogaster、 冈比亚按蚊Anopheles gambiae和家蚕B. mori中Ty3/Gypsy超家族分支的差异, 结果表明不同枝在不同昆虫中有着不同的扩张。家蚕中LTR逆转录转座子的鉴定和系统分析有助于我们理解逆转录转座子在昆虫进化中的作用。     

四倍体海岛棉LTR反转录转座子的数量与分布

棉花是重要的纤维作物,在四个栽培棉种中,海岛棉纤维品质最优,了解LTR反转录转座子的数量与分布,可以促进海岛棉基因组的研究。通过综合不同方法挖掘海岛棉基因组中的LTR反转录转座子序列,并进行家族归类和数据分析。结果表明海岛棉A亚组和D亚组共有的LTR反转录转座子家族占全部家族的95%,LTR反转录转座子的Copia超家族和Gypsy超家族的分布特征有明显的不同,但相同超家族在相同亚组染色体上则表现出相似的特征。LTR反转录转座子周边基因的GO注释主要富集在结合活性、催化活性和代谢过程等方面。研究结果揭示了LTR反转录转座子在海岛棉染色体上的分布特征及其周边基因的功能富集。     

植物LTR类反转录转座子序列分析识别方法

LTR类反转录转座子(Long terminal repeat retrotransponson)是真核生物中的一类重要转座元件,具有分布广泛、异质性高等特点,在真核生物基因组进化中起着重要作用,现广泛应用于植物的基因功能分析和遗传多样性研究等方面。LTR类反转录转座子的序列识别是其应用的前提条件,因此对LTR类反转录转座子的序列鉴定和分析方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。LTR类反转录转座子序列的生物信息学分析软件按原理可大致分为序列比对分析和相关序列保守区域识别鉴定两类。比对软件如BLAST、DNAstar等,是一种序列相似性搜索程序,通过与已知的反转录转座子序列比对后的序列相似性来判断未知序列是否是反转录转座子序列,但这类软件不能直接获得具体的LTR等特征序列的相关信息,不能对反转录转座子序列的全长进行识别。识别鉴定软件按原理可分为从头算起法、比较基因组法、同源搜索法和结构基础法4种,如LTR-Finder等基于从头算起法的识别鉴定软件,可对LTR类反转录转座子全序列进行较准确地预测和注释,RepeatMasker等基于同源搜索法的软件,通过与数据库中的序列的相似性比对后发现可能存在的LTR类反转录转座子。文章对不同的LTR类反转录转座子预测方法进行了比较和分析,在此基础上归纳总结出一套分析LTR类反转录转座子序列的操作流程,旨在为LTR类反转录转座子序列的分析提供参考。     

植物LTR反转录转座子的研究进展

反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的遗传因子,它们以RNA为媒介,在基因组中不断自我复制。在高等植物中,反转录转座子是基因组的重要成分之一。反转录转座子可以分为5大类型,其中以长末端重复（LTR）类型报道较多。LTR类型由于其首尾具有长末端重复序列,内部含有PBS、PPT、GAG和POL开放阅读框、TSD等结构,可以采用生物信息学软件进行预测。LTR反转录转座子的活性受到自身甲基化和环境因素的影响,DNA甲基化抑制反转录转座子转座,而外界环境的刺激能够激活转座子,从而影响插入位点周边基因的表达。同时由于LTR反转录转座子在植物中普遍存在,丰富的拷贝数以及多态性为新型分子标记（RBIP、SSAP、IRAP、REMAP）的开发提供了良好的素材。该文对近年来国内外有关植物反转录转座子的类型、结构特征、 LTR反转录转座子的活性及其影响因素、 LTR反转录转座子的预测以及标记开发等方面的研究进展进行综述。     

药用美洲大蠊全基因组测序分析

以美洲大蠊Periplaneta americana为原料生产的康复新液等药品临床疗效显著,得到了广泛应用。本文以四川好医生攀西药业有限责任公司饲养的药用美洲大蠊为材料,首次采用Illumina Hi Seq 2000和Pac Bio SMRT测序平台开展了全基因组测序,并进行基因组组装、注释和分析。原始测序数据经过滤后得到1.4 Tb的二代测序数据和33.81 Gb的三代测序数据。组装结果表明,美洲大蠊基因组大小为3.26 Gb,这在已报道的昆虫基因组中仅次于东亚飞蝗Locusta migratoria。基因组重复序列含量为62.38%,杂合度为0.635%,表明其为复杂基因组。组装的Contig N50和scaffold N50长度分别为28.2 kb、315 kb,单拷贝基因完整性为88.1%,小片段文库测序数据平均比对率为99.8%,测序和组装质量满足后续分析要求。采用De novo预测、同源预测和基于转录本预测3种方法共注释到14 568个基因,其中92.4%的基因获得了功能注释。本研究首次完成了美洲大蠊的全基因组测序,也是大蠊属Periplaneta昆虫的第一个基因组,为美洲大蠊遗传进化分析和药用基因资源挖掘打下了重要基础。     

植物活性长末端重复序列反转录转座子研究进展

长末端重复序列(Long terminal repeat,LTR)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的DNA序列,它们以RNA为媒介,通过"复制粘贴"机制在基因组中不断自我复制。在高等植物中,许多活性的LTR反转录转座子已被详尽研究并应用于分子标记技术、基因标签、插入型突变及基因功能等分析。本文对植物活性LTR反转录转座子进行全面的调查,并对其结构、拷贝数和分布以及转座特性进行系统的归纳,分析了植物活性LTR反转录转座子的gag(种属特异抗原)和pol(聚合酶)序列特征,以及LTR序列中顺式调控元件的分布。研究发现自主有活性的LTR反转录转座子必须具备LTR区域以及编码Gag、Pr、Int、Rt和Rh蛋白的基因区。其中两端LTR区域具有高度同源性且富含顺式调控元件;Rt蛋白必备RVT结构域;Rh蛋白必备RNase_H1_RT结构域。这些结果为后续植物活性LTR反转录转座子的鉴定和功能分析奠定了重要基础。     

植物反转录转座子及其在功能基因组学中的应用

高等植物中的反转录转座子是构成植物基因组的重要成分之一.它分病毒家族和非病毒家族两类,病毒家族包括反转录病毒和类似于反转录病毒的非病毒转座子,病毒家族中的反转录转座子可再细分为Ty3-gypsy类和Ty1-copia类;非病毒家族可细分为LINE类和SINE类.正常情况下大部分反转录转座子不具有活性,某些生物或非生物因素胁迫可激活部分反转录转座子转座.反转录转座子自身编码反转录酶进行转录,以"拷贝-粘贴"的转座模式导致基因组扩增和进化.具有活性的反转录转座子通过插入产生新的突变,可作为一种基因标签技术,应用于功能基因组学研究,并成为研究植物基因功能和表达的重要技术平台.本文综述了近几年来在植物反转录转座子方面的研究进展,主要包括植物反转录转座子的结构、特征、活性及其对基因组的影响和它们在功能基因组学中的应用.     

植物基因组中的非LTR反转录转座子SINEs和LINEs

反转录转座子是基因组进化的推动者之一。分为LTR和非LTR两种类型。前者是真核基因组的主要组分,结构和转座方式与逆转录病毒类似。后者是最初发现于动物基因组新近发现在植物基因组中也广泛存在的新型重复序列,包括LINEs(long interspersed nuclear elements)和SINEs(short interspersed nuclear elements)两个亚型。它们大多因自身或受宿主基因组的调控而失去转座活性。其转座机理目前还不十分清楚,推测LINEs可以自主转座,SINEs依赖其他转座子被动转座。种系分析认为LINEs可能是最古老的反转录转座子,SINEs的起源未知。文章对以上内容进行了归纳和讨论。     

利用iPBS技术克隆牡丹反转录转座子LTR序列

利用iPBS方法从西北牡丹(Paeonia suffruticosa)品种红绣球和中原牡丹品种洛阳红中扩增出相应片段,经回收、克隆及测序,获得了12条来自牡丹LTR类反转录转座子的LTR序列,并用相关生物信息学软件对序列进行分析。结果表明,这些核苷酸序列表现出较高的异质性,主要表现为缺失突变,序列长度变化范围为313–894 bp,同源性从31.1%–65.8%不等。将其氨基酸序列与已登录的不同植物LTR类反转录转座子LTR氨基酸序列进行聚类分析,结果显示与某些植物相应序列具有较高的同源性,表明可能存在LTR类反转录转座子的横向传递关系。根据克隆出的LTR序列设计SSAP引物,对牡丹29个品种进行了SSAP分子标记分析,结果显示具丰富的多态性。实验验证了用iPBS技术分离牡丹LTR序列的适用性,并为牡丹种质资源评价提供了新的技术手段。     

植物反转录转座子及其分子标记

反转录转座子（retrotransposon）是真核生物中一类可移动因子,可分为LTR反转录转座子和非LTR反转录转座子。反转录转座子以高拷贝在植物界广泛分布,可以通过纵向和横向分别在世代之间和不同种之间进行传递,同一家族的反转录转座子具有高度的异质性. 在一些生物的和非生物的逆境条件下,反转录转座子的转录可以被激活。由于反转录转座子的特点,使其作为一种分子标记得以应用。S-SAP、IRAP、REMAP和RBIP等分子标记相继发展起来,在基因作图、生物遗传多样性与系统进化、品种鉴定等方面具有广泛的应用前景。