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LTR反转录转座子与生物进化

2018年11月09日 08:59:00 来源:科技金融时报 作者:金乐平 周丽敏 张慧玲

  我与科学基金(316)

  (本栏目由浙江省自然科学基金委员会合办)

  

  大千世界各种生物姿态各异,色彩缤纷,科学家研究是因为不同的基因起的作用,那么,具体的机理是怎样的呢?

  在浙江自然科学基金的资助下,浙江农林大学教授周明兵承担的自然科学基金杰出青年项目“竹亚科LTR反转录转座子的分布和增殖模式及对宿主基因组进化的影响”不久前通过了结题验收。

  记者近日走访了位于杭州市临安区的浙江农林大学,据介绍,一个物种的基因组可分为有基因区和非基因区,非基因区常常占了一半以上,但非基因区主要有转座子构成,其中含量最丰富的是LTR反转录转座子,LTR反转录转座子转座会导致基因突变,是促成形态变异和导致生物进化的动力,因此探索其机理和规律对将来研究生物生长发育规律具有极其重要的意义,其研究成果是将来科技改变生活、促进社会进步的重要储备。

  比如,毛竹在栽培过程中会产生一些表型变化,8种表型变化特点如图所示。研究人员在实验过程中采摘了上述8 种毛竹变种的幼嫩叶片(黄槽毛竹、佛肚毛竹、圣音毛竹、龟甲毛竹、绿槽毛竹、强竹毛竹、金丝毛竹和毛竹)为实验材料。材料采自浙江农林大学平山实验基地,采摘后保存于-70℃冰箱。利用LA PCR体外克隆技术,提取毛竹变种叶片的基因组DNA,经过DNA酶切、接头连接、1st PCR及 2nd PCR四步反应,最后通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测多态性,分析了PHRE1和PHRE2在8株毛竹实生苗基因组插入位点的变化,结果表明,PHRE1在8株毛竹实生苗基因组具有明显的多态性,PHRE2在8竹毛竹实生苗基因组具有一定的多态性,相对照的是,通过AFLP检测8株毛竹实生苗基因组的多态性,未能在这8株毛竹实生苗基因组检测出多态性。上述结果表明,基于LTR反转录转座子开发的分子标记--S-SAP具有广泛的多态性,可以把毛竹及其变种区分开来。另一方面也说明PHRE1和PHRE2参与毛竹生长发育 和形 态建 成过 程, 可能 在毛 竹品 种分 化和 变异 过程 发挥 作用 。

  周明兵教授和他的研究团队对LTR反转录转座子在竹亚科基因组的分布、进化和对宿主基因表达影响开展了系统的研究,全面完成了预定研究任务,取得以下结果。1)LTR反转录转座子在竹亚科广泛分布并大量存在,具有高异质性,类型丰富,多重起源等特点。2)LTR反转录转座子占毛竹基因组的40.35% ,不同亚类毛竹LTR反转录转座子在物种进化过程中经历不同模式的扩增和分化。3)竹亚科物种间基因组大小、染色体数目、倍性和核型差异较大,竹亚科基因组大小多态性和多种因素有关。4)很多毛竹LTR反转录转座子具有转录活性,距离基因越近转录活性越高,是siRNA重要来源。5)转座子在毛竹基因组启动子含量丰度,其中LTR反转录转座子含量最高,瞬时表达结果表明启动子中转座子参与了下游基因表达调控。6)分离和鉴定了6 个活性的LTR反转录转座子,开发基于毛竹LTR反转录转座子插入多态性的S-SAP标记。在本项目实施和完成过程中,共发表文章21篇文章,其中SCI收录10篇,EI收录2 篇,参加7 次学术会议,培养硕士研究生4 名,申请到两项国家自然科学基金项目,超额完成预定的研究成果。

  记者 金乐平 通讯员 周丽敏 张慧玲

[编辑: 王姝]
(本文来源:科技金融时报)
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