植物反转录转座子及其分子标记

反转录转座子(retrotransposon)是真核生物中一类可移动因子,可分为m反转录转座子和非LTR反转录转座子。反转录转座子以高拷贝在植物界广泛分布,可以通过纵向和横向分别在世代之间和不同种之间进行传递,同一家族的反转录转座子具有高度的异质性．在一些生物的和非生物的逆境条件下,反转录转座子的转录可以被激活。由于反转录转座子的特点,使其作为一种分子标记得以应用。SSAP、IRAP、REMAP和RBIP等分子标记相继发展起来,在基因作图、生物遗传多样性与系统进化、品种鉴定等方面具有广泛的应用前景。     

植物LTR反转录转座子的研究进展

反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的遗传因子,它们以RNA为媒介,在基因组中不断自我复制。在高等植物中,反转录转座子是基因组的重要成分之一。反转录转座子可以分为5大类型,其中以长末端重复（LTR）类型报道较多。LTR类型由于其首尾具有长末端重复序列,内部含有PBS、PPT、GAG和POL开放阅读框、TSD等结构,可以采用生物信息学软件进行预测。LTR反转录转座子的活性受到自身甲基化和环境因素的影响,DNA甲基化抑制反转录转座子转座,而外界环境的刺激能够激活转座子,从而影响插入位点周边基因的表达。同时由于LTR反转录转座子在植物中普遍存在,丰富的拷贝数以及多态性为新型分子标记（RBIP、SSAP、IRAP、REMAP）的开发提供了良好的素材。该文对近年来国内外有关植物反转录转座子的类型、结构特征、 LTR反转录转座子的活性及其影响因素、 LTR反转录转座子的预测以及标记开发等方面的研究进展进行综述。     

植物LTR类反转录转座子序列分析识别方法

LTR类反转录转座子(Long terminal repeat retrotransponson)是真核生物中的一类重要转座元件,具有分布广泛、异质性高等特点,在真核生物基因组进化中起着重要作用,现广泛应用于植物的基因功能分析和遗传多样性研究等方面。LTR类反转录转座子的序列识别是其应用的前提条件,因此对LTR类反转录转座子的序列鉴定和分析方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。LTR类反转录转座子序列的生物信息学分析软件按原理可大致分为序列比对分析和相关序列保守区域识别鉴定两类。比对软件如BLAST、DNAstar等,是一种序列相似性搜索程序,通过与已知的反转录转座子序列比对后的序列相似性来判断未知序列是否是反转录转座子序列,但这类软件不能直接获得具体的LTR等特征序列的相关信息,不能对反转录转座子序列的全长进行识别。识别鉴定软件按原理可分为从头算起法、比较基因组法、同源搜索法和结构基础法4种,如LTR-Finder等基于从头算起法的识别鉴定软件,可对LTR类反转录转座子全序列进行较准确地预测和注释,RepeatMasker等基于同源搜索法的软件,通过与数据库中的序列的相似性比对后发现可能存在的LTR类反转录转座子。文章对不同的LTR类反转录转座子预测方法进行了比较和分析,在此基础上归纳总结出一套分析LTR类反转录转座子序列的操作流程,旨在为LTR类反转录转座子序列的分析提供参考。     

高等植物转座子的超家族及其应用(综述)

转座子是广泛存在于高等植物基因组中的可移动的DNA分子。文中主要介绍高等植物的各种转座子超家族,包括LTR类反转录转座子、hAT、CACTA因子、Mutator和MULEs、Tc1/mariner、微小反向重复转座子MITEs等;另外还阐述了植物转座子标签体系和筛选方法,以及转座子在生物多样性与遗传连锁分析、植物基因组学研究与植物性状改良方面中的应用。     

反转录转座子标记及在作物遗传育种中的应用

反转录转座子通过RNA中间体进行反转录而转座,广泛分布于各种植物基因组中,拷贝数多,异质性高,在种内和种间表现出较高的序列差异性和丰富的插入多态性。针对这些特点,开发出了几种基于反转录转座子的分子标记,如SSAP、RIVPI、RAP、REMAP和RBIP等。由于反转录转座子标记能揭示出丰富的多态性,因而在遗传多样性和系谱研究、遗传连锁图谱构建及性状基因定位等方面得到了应用。随着分离技术的不断改进,获取序列信息更加容易,反转录转座子作为分子标记用于作物遗传育种将具有广阔前景。     

植物活性长末端重复序列反转录转座子研究进展

长末端重复序列(Long terminal repeat,LTR)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的DNA序列,它们以RNA为媒介,通过"复制粘贴"机制在基因组中不断自我复制。在高等植物中,许多活性的LTR反转录转座子已被详尽研究并应用于分子标记技术、基因标签、插入型突变及基因功能等分析。本文对植物活性LTR反转录转座子进行全面的调查,并对其结构、拷贝数和分布以及转座特性进行系统的归纳,分析了植物活性LTR反转录转座子的gag(种属特异抗原)和pol(聚合酶)序列特征,以及LTR序列中顺式调控元件的分布。研究发现自主有活性的LTR反转录转座子必须具备LTR区域以及编码Gag、Pr、Int、Rt和Rh蛋白的基因区。其中两端LTR区域具有高度同源性且富含顺式调控元件;Rt蛋白必备RVT结构域;Rh蛋白必备RNase_H1_RT结构域。这些结果为后续植物活性LTR反转录转座子的鉴定和功能分析奠定了重要基础。     

四倍体海岛棉LTR反转录转座子的数量与分布

棉花是重要的纤维作物,在四个栽培棉种中,海岛棉纤维品质最优,了解LTR反转录转座子的数量与分布,可以促进海岛棉基因组的研究。通过综合不同方法挖掘海岛棉基因组中的LTR反转录转座子序列,并进行家族归类和数据分析。结果表明海岛棉A亚组和D亚组共有的LTR反转录转座子家族占全部家族的95%,LTR反转录转座子的Copia超家族和Gypsy超家族的分布特征有明显的不同,但相同超家族在相同亚组染色体上则表现出相似的特征。LTR反转录转座子周边基因的GO注释主要富集在结合活性、催化活性和代谢过程等方面。研究结果揭示了LTR反转录转座子在海岛棉染色体上的分布特征及其周边基因的功能富集。     

酵母Ty1和Ty3转座调控机制研究进展

LTR(Long Terminal Repetition, LTR)反转录转座子广泛存在于真核生物界,是逆转录病毒的进化祖先。LTR反转录转座子有两个古老的家族,Ty1/Copia和Ty3/Gypsy。目前关于LTR反转录转座子转座机制及调控机制研究最透彻的是来源于酵母的两个活性转座子Ty1和Ty3。全面综述了Ty1和Ty3的分子生物学机制相关的最新研究进展。系统总结了Ty1和Ty3的结构特征及转座特性,归纳了Ty1和Ty3与宿主共生的调控机制,为进一步了解酵母LTR反转录转座子相关转座调控机制提供参考。     

利用iPBS技术克隆牡丹反转录转座子LTR序列

利用iPBS方法从西北牡丹(Paeonia suffruticosa)品种红绣球和中原牡丹品种洛阳红中扩增出相应片段,经回收、克隆及测序,获得了12条来自牡丹LTR类反转录转座子的LTR序列,并用相关生物信息学软件对序列进行分析。结果表明,这些核苷酸序列表现出较高的异质性,主要表现为缺失突变,序列长度变化范围为313–894 bp,同源性从31.1%–65.8%不等。将其氨基酸序列与已登录的不同植物LTR类反转录转座子LTR氨基酸序列进行聚类分析,结果显示与某些植物相应序列具有较高的同源性,表明可能存在LTR类反转录转座子的横向传递关系。根据克隆出的LTR序列设计SSAP引物,对牡丹29个品种进行了SSAP分子标记分析,结果显示具丰富的多态性。实验验证了用iPBS技术分离牡丹LTR序列的适用性,并为牡丹种质资源评价提供了新的技术手段。     

植物基因组中的非LTR反转录转座子SINEs和LINEs

反转录转座子是基因组进化的推动者之一。分为LTR和非LTR两种类型。前者是真核基因组的主要组分,结构和转座方式与逆转录病毒类似。后者是最初发现于动物基因组新近发现在植物基因组中也广泛存在的新型重复序列,包括LINEs(long interspersed nuclear elements)和SINEs(short interspersed nuclear elements)两个亚型。它们大多因自身或受宿主基因组的调控而失去转座活性。其转座机理目前还不十分清楚,推测LINEs可以自主转座,SINEs依赖其他转座子被动转座。种系分析认为LINEs可能是最古老的反转录转座子,SINEs的起源未知。文章对以上内容进行了归纳和讨论。     

植物反转录转座子的研究进展

反转录转座子是生物界中存在的一类可移动的遗传因子,其转座功能通过RNA介导反转录来实现.它在植物界中普遍存在,并在植物基因和基因组进化中扮演了一个极其重要的角色.概述了植物反转录转座子的类型结构及作为遗传工具在生物学中的作用.     

植物反转录转座子及其在功能基因组学中的应用

高等植物中的反转录转座子是构成植物基因组的重要成分之一.它分病毒家族和非病毒家族两类,病毒家族包括反转录病毒和类似于反转录病毒的非病毒转座子,病毒家族中的反转录转座子可再细分为Ty3-gypsy类和Ty1-copia类;非病毒家族可细分为LINE类和SINE类.正常情况下大部分反转录转座子不具有活性,某些生物或非生物因素胁迫可激活部分反转录转座子转座.反转录转座子自身编码反转录酶进行转录,以"拷贝-粘贴"的转座模式导致基因组扩增和进化.具有活性的反转录转座子通过插入产生新的突变,可作为一种基因标签技术,应用于功能基因组学研究,并成为研究植物基因功能和表达的重要技术平台.本文综述了近几年来在植物反转录转座子方面的研究进展,主要包括植物反转录转座子的结构、特征、活性及其对基因组的影响和它们在功能基因组学中的应用.     

Diversity and varietal classification of Hibiscus syriacus L. with the heterogeneity within retrotransposon-like elements

Retrotransposons are present in multi-copy numbers that are integrated into plant genomes with considerable heterogeneous sequences within a single plant and between plant species, which allows the use of retrotransposons as additional sources of DNA polymorphism. A primer design for the sequence-tagged specific site and cleaved amplified polymorphic sequences (STS-CAPs) that are derived from retrotransposon-like sequences was developed for the molecular marker analysis in Hibiscus syriacus. This method was applied for the detection of sequence variations of intact retrotransposons that exist in plant genomes, which resulted in higher polymorphisms than in the amplified fragment length polymorphism (AFLP). Through STS-CAPs, specific fingerprinting data among H. syriacus varieties can be easily distinguished and generated with reproducible results. It could also be adapted to any species that possess multi-copy retrotransposons for varietal identification as well as the assessment of genetic relationships.     

LTR-retrotransposons and MITEs: important players in the evolution of plant genomes

Retrotransposons are an abundant and ancient component of plant genomes, yet recent evidence indicates that element activity in many modern plants is restricted to times of stress. Stress activation of plant retrotransposons may be a significant factor in somaclonal variation, in addition to providing an important means to isolate new active elements. Long terminal repeat retrotransposons and a second class of elements we have called miniature inverted-repeat transposable elements (MITEs) have recently been found to be associated with the genes of diverse plants where some contribute regulatory sequences. Because of their sequence diversity and small size, MITEs may be a valuable evolutionary tool for altering patterns of gene expression.     

Novel clades of chromodomain-containing Gypsy LTR retrotransposons from mosses (Bryophyta)

Retrotransposons are the major component of plant genomes. Chromodomain-containing Gypsy long terminal repeat (LTR) retrotransposons are widely distributed in eukaryotes. Four distinct clades of chromodomain-containing Gypsy retroelements are known from the vascular plants: Reina, CRM, Galadriel and Tekay. At the same time, almost nothing is known about the repertoire of LTR retrotransposons in bryophyte genomes. We have combined a search of chromodomain-containing Gypsy retroelements in Physcomitrella genomic sequences and an experimental investigation of diverse moss species. The computer-based mining of the chromodomain-containing LTR retrotransposons allowed us to describe four different elements from Physcomitrella. Four novel clades were identified that are evolutionarily distinct from the chromodomain-containing Gypsy LTR retrotransposons of other plants.