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LTR 反轉錄轉座子與生物進化

發布時間:2019-01-04 閱讀數:10782

大千世界各種生物姿態各異,色彩繽紛,科學家研究是因為不同的基因起的作用,那么,具體的機理是怎樣的呢?

在浙江省自然科學基金的資助下,浙江農林大學教授周明兵承擔的自然科學基金杰出青年項目 “竹亞科 LTR 反轉錄轉座子的分布和增殖模式及對宿主基因組進化的影響”不久前通過了結題驗收。

記者近日走訪了位于杭州市臨安區的浙江農林大學,據介紹,一個物種的基因組可分為有基因區和非基因區,非基因區常常占了一半以上,但非基因區主要有轉座子構成,其中含量最豐富的是LTR 反轉錄轉座子,LTR 反轉錄轉座子轉座會導致基因突變,是促成形態變異和導致生物進化的動力,因此探索其機理和規律對將來研究生物生長發育規律具有極其重要的意義,其研究成果是將來科技改變生活、促進社會進步的重要儲備。

比如,毛竹在栽培過程中會產生一些表型變化,8 種表型變化特點如圖所示。研究人員在實驗過程中采摘了上述 8 種毛竹變種的幼嫩葉片(黃槽毛竹、佛肚毛竹、圣音毛竹、龜甲毛竹、綠槽毛竹、強竹毛竹、金絲毛竹和毛竹)為實驗材料。材料采自浙江農林大學平山實驗基地,采摘后保存于-70℃冰箱。利用 LA PCR 體外克隆技術,提取毛竹變種葉片的基因組 DNA,經過 DNA 酶切、接頭連接、1st PCR 2nd PCR 四步反應,最后通過非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測多態性,分析了PHRE1PHRE28株毛竹實生苗基因組插入位點的變化,結果表明,PHRE18株毛竹實生苗基因組具有明顯的多態性,PHRE28竹毛竹實生苗基因組具有一定的多態性,相對照的是,通過AFLP檢測8株毛竹實生苗基因組的多態性,未能在這8株毛竹實生苗基因組檢測出多態性。上述結果表明,基于LTR 反轉錄轉座子開發的分子標記--S-SAP具有廣泛的多態性,可以把毛竹及其變種區分開來。另一方面也說明PHRE1PHRE2參與毛竹生長發 育 和 形 態 建 成 過 程 , 可 能 在 毛 竹 品 種 分 化 和 變 異 過 程 發 揮 作 用 。

周明兵教授和他的研究團隊對 LTR 反轉錄轉座子在竹亞科基因組的分布、進化和對宿主基因表達影響開展了系統的研究,全面完成了預定研究任務,取得以下結果。1LTR反轉錄轉座子在竹亞科廣泛分布并大量存在,具有高異質性,類型豐富,多重起源等特點。2LTR 反轉錄轉座子占毛竹基因組的40.35% ,不同亞類毛竹 LTR 反轉錄轉座子在物種進化過程中經歷不同模式的擴增和分化。3)竹亞科物種間基因組大小、染色體數目、倍性和核型差異較大,竹亞科基因組大小多態性和多種因素有關。4)很多毛竹 LTR 反轉錄轉座子具有轉錄活性,距離基因越近轉錄活性越高,是 siRNA 重要來源。5)轉座子在毛竹基因組啟動子含量豐度,其中 LTR 反轉錄轉座子含量最高,瞬時表達結果表明啟動子中轉座子參與了下游基因表達調控。6)分離和鑒定了 6 個活性的 LTR 反轉錄轉座子,開發基于毛竹 LTR 反轉錄轉座子插入多態性的 S-SAP 標記。在本項目實施和完成過程中,共發表文章21 篇文章,其中 SCI 收錄 10 篇,EI 收錄 2 篇,參加 7 次學術會議,培養碩士研究生 4 名,申請到兩項國家自然科學基金項目,超額完成預定的研究成果。

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?????????????????????????? ? 記者 金樂平 通訊員 周麗敏 張慧玲

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