不同地理种群二化螟Ty3/gypsy反转座子天冬氨酰蛋白酶（AP）基因序列的克隆与分析

【目的】Ty3/gypsy反转座子是广泛存在于生物体内的一类反转座子。反转座子上的天冬氨酰蛋白酶（aspartic protease, AP）基因是反转座子发生转座所需的一个重要基因。但由于该基因家族成员间变异较大,较难利用简并引物克隆得到该基因,所以对该基因家族成员的研究很少。【方法】本研究采用PCR方法克隆了二化螟Ty3/gypsy反转座子的AP基因序列,并对其序列特征和地理种群变异进行了分析。【结果】克隆获得的二化螟Chilo suppressalis （Walker）Ty3/gypsy反转座子中的AP基因具有独立的开放阅读框（open reading frame, ORF）,长528 bp,编码的蛋白含175个氨基酸残基（GenBank登录号：KF886014）。Conserved Domain Search在线工具分析显示,该蛋白中含有一个特异的Asp_protease_2保守功能域。从7个二化螟不同地理种群中共克隆获得70份AP基因拷贝。对同一基因座位上的AP序列多重比对分析,发现共存在46处碱基替换,其中碱基转换（transition）有31处,碱基颠换（transversion）有15处,70份拷贝中有69份拷贝是完整的ORF,能编码完整的蛋白。从碱基替换形式看,A→G的变异形式出现最多,有15处;其次是T→C的变异形式,有11处;其余的变异形式都很少。对比这7个不同地理种群,没有发现碱基的替换存在明显的地理区划差异。【结论】碱基的替换形式与二化螟所处的地理区域无明显相关性。本研究对于认识反转座子序列的变异特点有所帮助。     

二化螟piggyBac类转座子的克隆与分析

piggyBac转座子是DNA型转座子, 广泛分布于生物体内。基于piggyBac转座子超家族成员IFP2开发的转基因工具载体是目前转基因研究中使用最广泛的载体之一, 因此piggyBac转座子的研究受到广泛的关注和重视。本文是对二化螟Chilo suppressalis内源性piggyBac类转座子（piggyBac-like element, CsuPLE）的首次报道。克隆的CsuPLE（GenBank登录号： JX392388）全长2 537 bp, 包含一个长1 914 bp的完整开放阅读框（open reading frame, ORF）, 编码含637个氨基酸残基的转座酶, 转座酶中含有piggyBac家族保守的“DDD-domain”。CsuPLE全长序列具有完全对称的13 bp反向末端重复序列（inverted terminal repeats, ITRs）以及非完全对称的21 bp内部重复序列（internal repeats, IRs）, 在二化螟基因组上插入在特征性的“TTAA”靶位点重复（target site duplication, TSD）处。在我国地理跨度很大的不同二化螟种群中均存在结构完整的CsuPLE序列。本研究结果为深入研究piggyBac转座子的结构与功能的关系提供了新的素材, 也为评价利用转座子载体系统在二化螟体内进行转基因操作的可行性和安全性提供了重要的理论基础。