狗尾草屬和稻屬MULEs結構與進化關系分析.pdf

1、Mutator轉座子是由依阿華州立大學的Robertson教授1981年發(fā)現(xiàn)的，它具有轉座活性高，誘變能力強等特點，是玉米功能基因研究的重要標記轉座子。在其他植物中，Mutator的同類轉座子存在不同程度的變異，稱為Mu同源因子或Mu類似因子(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)了轉座活躍的Mu同源因

2、子。因此，對玉米(Z.mays L.)以外其它物種Mu轉座子的存在狀態(tài)、變異程度以及如何使之變?yōu)檗D座活躍，對于認識轉座子的起源與進化歷史，在基因組進化和基因表達調控中的作用，并利用轉座子進行基因標記和基因克隆有重要意義。 本文利用稻屬(Oryza)中Os493兩端的TIR設計引物，在狗尾草屬(Setaria)的12個種的22份材料中克隆MULEs全長，均得到3.6kb左右的片段，經(jīng)過測序分析，它們均是狗尾草屬中的MULEs。結構

3、分析表明所克隆的MULEs均具有末端反向重復序列(TIR)，在Mu轉座子的TIR區(qū)發(fā)現(xiàn)了MURA轉座酶結合位點(MBS)；在功能區(qū)域發(fā)現(xiàn)了與轉座子轉座活性相關的D-D-E結構和25個氨基酸的信號序列D-x(3)-G-[LIVMF]-x(6)-[STAV]-[LIVMFYW]-[PT]-x-[STAV]-x(2)-[QR]-x-C-x(2)-H等結構，在狗尾草屬MULE轉座子C末端發(fā)現(xiàn)了植物Mu轉座子轉座酶的鋅指結構-Znf-pmz，DN

4、A結合域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，說明現(xiàn)在已不具有轉座活性。 利用引物sxd1和sxd2在稻屬和狗尾草屬材料中進行PCR擴增，所擴增的這一段是Mutator轉座酶最保守的一段，對克隆的部分序列進行Blastx比對，發(fā)現(xiàn)它們同MURA蛋白的同源性達到了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、，說明這些MULEs目前不具有轉座活性。 對這些序列構建進化樹，從進化樹我們可以看出，這些序列共分成三個大組，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個種來源的序列同全部狗尾草屬來源的序列聚在一起。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等種中則沒有，這說明該轉座子在稻屬的分布是不連續(xù)的，這種Mu轉座子分布的不連續(xù)性暗示著可能存在著基因的水平轉移。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)