植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化 - 遗传

摘要：. LTR-反转座子是植物基因组的主要组成部分。

它们在结构上非常保守, 通常含有gag和pol两个基因, 是完成其转座过程所必需的。

在前期研究中, 本项目组对大豆 ... Togglenavigation 首页 关于本刊 编委阵容 征稿简则 期刊浏览 最新录用 当期目录 过刊浏览 栏目分类浏览 期刊订阅 广告业务 人才招聘 联系我们 GO 高级检索 遗传››2013,Vol.35››Issue(9):1117-1124.doi:10.3724/SP.J.1005.2013.01117 •研究报告• 上一篇   下一篇 植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化 刘静,杜建厂    江苏省农业科学院经济作物研究所生物信息项目组,农业部长江下游棉花和油菜重点实验室,南京210014 收稿日期:2013-04-22 修回日期:2013-05-22 出版日期:2013-09-20 发布日期:2013-09-25 通讯作者: 杜建厂 E-mail:[email protected] 基金资助:国家人社部留学回国人员启动基金项目(编号：人社厅函[2012]258号),江苏省六大人才高峰项目(编号：2011NY030),中国农科院棉花所棉花生物学国家重点实验室开放课题项目(编号：CB2013B06)和江苏省农业科技自主创新基金项目(编号：CX(12)5036)资助 MolecularevolutionofOrf1geneinplantLTR-retrotransposons LIUJing,DUJian-Chang    BioinformaticsGroup,InstituteofIndustrialCrops,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,KeyLaboratoryofCottonandRapeseed,MinistryofAgriculture,Nanjing210014,China Received:2013-04-22 Revised:2013-05-22 Online:2013-09-20 Published:2013-09-25 PDF(PC) 1785 可视化 0 被引次数 2 摘要/Abstract 摘要：LTR-反转座子是植物基因组的主要组成部分。

它们在结构上非常保守,通常含有gag和pol两个基因,是完成其转座过程所必需的。

在前期研究中,本项目组对大豆基因组SARE转座子家族进行了详细的分析。

结果表明,该家族的拷贝中还存在第3个基因——Orf1。

文章借助生物信息学的研究方法,对33个已测序的基因组进行了全基因组注释。

结果发现,在7个植物基因组(桉树、杨树、棉花、大豆、百脉根、亚麻和苜蓿)中,部分LTR-反转座子元件在gag基因的上游存在约1~2kb未知的Orf1基因或基因片段。

这类转座子多数在0~3百万年内插入到其所在的寄主基因组中,但它们在不同物种中的分子结构、发生的频率、扩增的强度和活跃的时期等方面差异较大。

系统进化树分析表明,这类具有特殊结构的转座子较整齐的聚类到双子叶植物的一个进化分支上,表明它们可能是部分双子叶植物在进化过程中所产生的。

不同物种间的相对保守性、大量拷贝的转录活性以及可能存在的多个功能结构域,提示Orf1基因可能具有一定的生物学功能。

关键词: 植物基因组, 起源, Orf1基因, 进化, LTR-反转座子 Abstract:LTR-RetrotransposonsarethemajorDNAcomponentsinplantgenomes.Theyusuallycontaingagandpol,twogenesnecessaryfortranspositinalprocess.OurpreviousstudyonsoybeangenomeannotationidentifiedaSARELTR-Retrotransposonfamily,whichcarriesthethirdgene,Orf1.Usingabioinformaticsapproach,weherereportedthat7outof33sequencedgenomeshavesomeLTR-RetrotransposonswithanextraOrf1gene/genefragment(~1-2kb)intheregionbetween5′LTRandgaggene,includingEucalyptusgrandis,Populustrichocarpa,Gossypiumraimondii,Glycinemax,Lotusjaponica,Linumusitatissimum,andMedicagotruncatula.Themajorityoftheseelementswereinsertedintothegenomestheyresidewithinthelast3millionyears,buttheirstructures,frequencies,intensity,andactivityindifferenthostgenomesarequitedifferent.Phylogeneticanalysisindicatedthattheseunusualelementswereclusteredinaeudicotbranch,suggestingthattheymaybegeneratedintheevolutionofsomeeudicotspecies.Therelativeconservation,transcriptionalactivity,andthepresenceofmultiplepotentialconservedmotifssuggestthatOrf1genemaystillbefunctional. Keywords: plantgenomes, LTR-retrotransposons, origin, evolution, Orf1gene 引用本文 刘静杜建厂.植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化[J].遗传,2013,35(9):1117-1124. LIUJingDUJian-Chang.MolecularevolutionofOrf1geneinplantLTR-retrotransposons[J].HEREDITAS,2013,35(9):1117-1124. 使用本文 0     /   /   推荐 导出引用管理器EndNote|ReferenceManager|ProCite|BibTeX|RefWorks 链接本文: http://www.chinagene.cn/CN/10.3724/SP.J.1005.2013.01117               http://www.chinagene.cn/CN/Y2013/V35/I9/1117 参考文献 [1]DuJC,GrantD,TianZX,NelsonRT,ZhuLC,ShoemakerRC,MaJX.SoyTEdb:acomprehensivedatabaseoftransposableelementsinthesoybeangenome.BMCGenomics,2010,11(1):113. [2]MaJ,DevosKM,BennetzenJL.AnalysesofLTR-retrotransposonstructuresrevealrecentandrapidgenomicDNAlossinrice.GenomeRes,2004,14(5):860–869. [3]SchnablePS,WareD,FultonRS,SteinJC,WeiF,Paster-nakS,LiangC,ZhangJ,FultonL,GravesTA,MinxP,ReilyAD,CourtneyL,KruchowskiSS,TomlinsonC,StrongC,DelehauntyK,FronickC,CourtneyB,RockSM,MyersAM,NettletonD,NguyenJ,PenningBW,PonnalaL,SchneiderKL,SchwartzDC,SharmaA,SoderlundC,SpringerNM,SunQ,WangH,WatermanM,WestermanR,WolfgruberTK,YangL,YuY,ZhangL,ZhouS,ZhuQ,BennetzenJL,DaweRK,JiangJ,JiangN,PrestingGG,WesslerSR,AluruS,MartienssenRA,CliftonSW,McCombieWR,WingRA,WilsonRK.TheB73maizegenome:complexity,diversity,anddynamics.Science,2009,326(5956):1112–1115. [4]WangKB,WangZW,LiFG,YeWW,WangJY,SongGL,YueZ,CongL,ShangHH,ZhuSL,ZouCS,LiQ,YuanYL,LuCR,WeiHL,GouCY,ZhengZQ,YinY,ZhangXY,LiuK,WangB,SongC,ShiN,KohelRJ,PercyRG,YuJZ,ZhuYX,WangJ,YuSX.ThedraftgenomeofadiploidcottonGossypiumraimondii.NatureGenet,2012,44(10):1098–1103. [5]PatersonAH,BowersJE,BruggmannR,DubchakI,GrimwoodJ,GundlachH,HabererG,HellstenU,MitrosT,PoliakovA,SchmutzJ,SpannaglM,TangHB,WangXY,WickerT,BhartiAK,ChapmanJ,FeltusFA,GowikU,GrigorievIV,LyonsE,MaherCA,MartisM,NarechaniaA,OtillarRP,PenningBW,SalamovAA,WangY,ZhangLF,CarpitaNC,FreelingM,GingleAR,HashCT,KellerB,KleinP,KresovichS,McCannMC,MingR,PetersonDG,MehbooburR,WareD,WesthoffP,MayerKF,MessingJ,RokhsarDS.TheSorghumbicolorgenomeandthediversificationofgrasses.Nature,2009,457(7229):551–556. [6]程旭东,凌宏清.植物基因组中的非LTR反转录转座子SINEs和LINEs.遗传,2006,28(6):731–736. [7]侯小改,张曦,郭大龙.植物LTR类反转录转座子序列分析识别方法.遗传,2012,34(11):1491–1500. [8]HaveckerER,GaoX,VoytasDF.ThediversityofLTRretrotransposons.GenomeBiol,2004,5(6):225–230. [9]WickerT,SabotF,Hua-VanA,BennetzenJL,CapyP,ChalhoubB,FlavellA,LeroyP,MorganteM,PanaudO,PauxE,SanMiguelP,SchulmanAH.Aunifiedclassificationsystemforeukaryotictransposableelements.NatRevGenet,2007,8(12):973–982. [10]陈志伟,吴为人.植物中的反转录转座子及其应用.遗传,2004,26(1):122–126. [11]KumarA,BennetzenJL.Plantretrotransposons.AnnuRevGenet,1999,33:479–532. [12]DuJC,TianZX,BowenNJ,SchmutzJ,ShoemakerRC,MaJX.Bifurcationandenhancementofautonomous-nonautonomousretrotransposonpartnershipthroughLTRSwappinginsoybean.PlantCell,2010,22(1):48–61. [13]NeumannP,Po?árkováD,MacasJ.HighlyabundantpeaLTRretrotransposonOgreisconstitutivelytranscribedandpartiallyspliced.PlantMolBiol,2003,53(3):399–410. [14]WuJ,WangZW,ShiZB,ZhangS,MingR,ZhuSL,KhanMA,TaoST,KorbanSS,WangH,ChenNJ,NishioT,XuX,CongL,QiKJ,HuangXS,WangYT,ZhaoX,WuJY,DengC,GouCY,ZhouWL,YinHT,QinGH,ShaYH,TaoY,ChenH,YangYA,SongY,ZhanDL,WangJ,LiLT,DaiMS,GuC,WangYZ,ShiDH,WangXW,ZhangHP,ZengL,ZhengDM,WangCL,ChenMS,WangGB,XieL,SoveroV,ShaSF,HuangWJ,ZhangSJ,ZhangMY,SunJM,XuLL,LiY,LiuX,LiQS,ShenJH,WangJY,PaullRE,BennetzenJL,WangJ,ZhangSL.Thegenomeofthepear(PyrusbretschneideriRehd.).GenomeRes,23(2):396–408. [15]McCarthyEM,McDonaldJF.LTR_STRUC:anovelsearchandidentificationprogramforLTRretrotransposons.Bioinformatics,2003,19(3):362–367. [16]EdgarRC.MUSCLE:multiplesequencealignmentwithhighaccuracyandhighthroughput.NucleicAcidsRes,2004,32(5):1792–1797. [17]TamuraK,DudleyJ,NeiM,KumarS.MEGA4:Molecularevolutionarygeneticsanalysis(MEGA)softwareversion4.0.MolBiolEvol,2007,24(8):1596–1599. [18]DuJC,TianZX,HansCS,LatenHM,CannonSB,JacksonSA,ShoemakerRC,MaJX.Evolutionaryconservation,diversityandspecificityofLTR-retrotransposonsinfloweringplants:insightsfromgenome-wideanalysisandmulti-specificcomparison.PlantJ,2010,63(4):584–598. [19]XiongY,EickbushTH.Originandevolutionofretroelementsbasedupontheirreversetranscriptasesequences.EMBOJ,1990,9(10):3353–3362. 相关文章15 [1] 何超,沈文龙,李平,张彦,曾晶,殷作明,赵志虎.Alu元件在染色质三维结构层次上的生物信息学分析[J].遗传,2019,41(3):254-261. [2] 孟玉,杨若林.基于基因家族大小的比较研究脊椎动物的适应性进化[J].遗传,2019,41(2):158-174. [3] 邓雯文,龙梅,杨盛智,邹立扣.β-内酰胺酶耐药基因blaOKP进化及其侧翼序列特征研究[J].遗传,2018,40(7):585-592. [4] 冯平,罗瑞健.灵长类苦味受体基因研究进展[J].遗传,2018,40(2):126-134. [5] 张太奎,苑兆和.植物古基因组学研究进展[J].遗传,2018,40(1):44-56. [6] 许磊,陈文,司国阳,黄艺园,林毅,蔡永萍,高俊山.陆地棉GST基因家族全基因组分析[J].遗传,2017,39(8):737-752. [7] 蓝洋,胡江涛,张玉娟.化学计量基因组学研究进展[J].遗传,2017,39(2):89-97. [8] 赵永欣,李孟华,赵要风.中国绵羊起源、进化和遗传多样性研究进展[J].遗传,2017,39(11):958-973. [9] 白东义,赵一萍,李蓓,格日乐其木格,张心壮,芒来.马属动物全基因组高通量测序研究进展[J].遗传,2017,39(11):974-983. [10] 王哲.植物杂交后代中基因偏分离的产生原因及其进化意义[J].遗传,2016,38(9):801-810. [11] 任丽倩,刘薇,李文博,刘文军,孙蕾.脊椎动物CyclophilinA肽基脯氨酰顺反异构酶活性及遗传变异分析[J].遗传,2016,38(8):736-745. [12] 苏鹏冯少姝李庆伟.NF-кB和IκB在不同动物类群中的结构及功能研究进展[J].遗传,2016,38(6):523-531. [13] 常建忠,闫凤霞,乔麟轶,郑军,张福耀,柳青山.高粱SBP-box基因家族全基因组鉴定及表达分析[J].遗传,2016,38(6):569-580. [14] 吴瑜,冯旭,高岚,焦保卫.印记基因：发育中的重要调节因子[J].遗传,2016,38(6):508-522. [15] 马建辉,仝豆豆,张文利,张黛静,邵云,杨云,姜丽娜.乌拉尔图小麦NAC转录因子的筛选与分析[J].遗传,2016,38(3):243-253. 编辑推荐 Metrics 阅读次数 全文 摘要 摘要 参考文献 相关文章 编辑推荐 Metrics 回顶部