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        AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列的多樣性

        2022-06-09 22:36:23劉俊仙劉菁唐榮華陽(yáng)太億韓柱強(qiáng)唐秀梅賀梁瓊鐘瑞春蔣菁黃志鵬吳海寧韋榮昌熊發(fā)前
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年9期
        關(guān)鍵詞:逆轉(zhuǎn)錄酶多樣性

        劉俊仙 劉菁 唐榮華 陽(yáng)太億 韓柱強(qiáng) 唐秀梅 賀梁瓊 鐘瑞春 蔣菁 黃志鵬 吳海寧 韋榮昌 熊發(fā)前

        摘要:以2份AA染色體組野生種花生為試驗(yàn)材料,擴(kuò)增分離Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列,分析其序列特征、多樣性及進(jìn)化關(guān)系。利用根據(jù)Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶的保守區(qū)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)并引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,對(duì)目的條帶進(jìn)行回收、克隆和測(cè)序后,對(duì)逆轉(zhuǎn)錄酶序列進(jìn)行生物信息學(xué)分析。目的條帶大小均約為430 bp,分別從2份AA染色體組野生種花生材料中分離到32、33條逆轉(zhuǎn)錄酶序列,對(duì)于65條逆轉(zhuǎn)錄酶序列,其長(zhǎng)度變化范圍為 397~440 bp,A+T所占比例范圍為56.48%~68.14%,(A+T)/(G+C)為1.3~2.13,核苷酸序列間相似性范圍為 62.6%~97.9%;65條逆轉(zhuǎn)錄酶序列被劃分為9個(gè)家族,其中家族Ⅰ為主要成分;翻譯成氨基酸后,序列間相似性范圍為12.4%~98.6%,相比核苷酸序列,氨基酸序列表現(xiàn)出更高的異質(zhì)性;65條逆轉(zhuǎn)錄酶序列中有26條發(fā)生了無(wú)義突變,2份野生種花生材料的無(wú)義突變發(fā)生率相當(dāng);序列間保守基序大體一致,但也發(fā)生了一定的變異,呈現(xiàn)出一定的異質(zhì)性;9個(gè)家族所選代表序列的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)總體類(lèi)似,但也在螺旋結(jié)構(gòu)數(shù)、折疊結(jié)構(gòu)數(shù)、轉(zhuǎn)角數(shù)、氫鍵數(shù)、α-螺旋數(shù)、β-折疊數(shù)上存在差別;系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)顯示,所有逆轉(zhuǎn)錄酶序列被分為13類(lèi),A類(lèi)和B類(lèi)中包含大部分逆轉(zhuǎn)錄酶序列,E類(lèi)中的5條AA染色體組野生種花生與其他物種植物的逆轉(zhuǎn)錄酶序列具有較高相似性,表明這些序列在進(jìn)化過(guò)程中有可能發(fā)生了橫向傳遞;通過(guò)比對(duì)花生EST數(shù)據(jù)庫(kù),發(fā)現(xiàn)3條來(lái)自Archis duranensis(PI262133)和2條來(lái)自A.duranensis(PI219823)的Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子具有轉(zhuǎn)錄活性,本研究為下一步分離Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子全長(zhǎng)序列、研究其轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座活性和功能提供序列基礎(chǔ),也為基于Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的花生屬分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:野生種花生;Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子;逆轉(zhuǎn)錄酶;多樣性

        中圖分類(lèi)號(hào):S565.201 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號(hào):1002-1302(2022)09-0043-12

        花生被譽(yù)為“長(zhǎng)生果”,是世界上最重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物之一,也是最重要的植物食用油來(lái)源之一[1]。我國(guó)是世界花生生產(chǎn)第一大國(guó),種植面積達(dá)500萬(wàn)hm2/年以上,約占全球的20%;我國(guó)花生產(chǎn)量達(dá)1 700萬(wàn)t/年,約占全球的40%,居全球首位,花生占我國(guó)油料作物總產(chǎn)(不包括大豆)的46%;花生油約占國(guó)產(chǎn)植物油的25%,僅次于菜籽油,是國(guó)產(chǎn)植物油的第二大來(lái)源[2]。

        轉(zhuǎn)座子是指能從同一條染色體或不同染色體上的一個(gè)位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)位點(diǎn)的可移動(dòng)DNA序列[3]。轉(zhuǎn)座子分為逆轉(zhuǎn)座子和DNA轉(zhuǎn)座子,反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子分為長(zhǎng)末端重復(fù)序列(LTR)逆轉(zhuǎn)座子和非LTR逆轉(zhuǎn)座子,Ty1-copia和Ty3-gypsy是LTR逆轉(zhuǎn)座子的主要兩大類(lèi)型[4-6],這兩大類(lèi)LTR逆轉(zhuǎn)座子的逆轉(zhuǎn)錄酶序列可以利用簡(jiǎn)并PCR技術(shù)擴(kuò)增出來(lái)。LTR逆轉(zhuǎn)座子非常適合用來(lái)開(kāi)發(fā)成分子標(biāo)記,序列特異擴(kuò)增多態(tài)性(S-SAP)、逆轉(zhuǎn)座子位點(diǎn)間擴(kuò)增多態(tài)性(IRAP)和逆轉(zhuǎn)座子-微衛(wèi)星擴(kuò)增多態(tài)性(REMAP)是目前基于LTR逆轉(zhuǎn)座子的主要分子標(biāo)記技術(shù)[7-8]。

        MITEs轉(zhuǎn)座子已在花生上被較廣泛地研究和應(yīng)用[9-23],而花生LTR逆轉(zhuǎn)座子的研究報(bào)道較少[24-25]。Nielen等先后分離出花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的FIDEL和Ty1-copia類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的Matita,對(duì)其特性和作用進(jìn)行分析[24-25]。

        筆者曾系統(tǒng)對(duì)花生LTR逆轉(zhuǎn)座子和MITE轉(zhuǎn)座子的分離及其應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納[1],也對(duì)四倍體野生種花生(Arachis monticola)的Ty1-copia類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶基因進(jìn)行克隆與分析[26],但尚未見(jiàn)對(duì)AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列進(jìn)行分離和多樣性分析的報(bào)道。

        本研究擬分離AA染色體組野生種花生A.duranensis的Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列,分析其序列特征和多樣性,弄清其序列組成和變異模式及其與其他物種植物之間的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化關(guān)系,為進(jìn)一步分離其全長(zhǎng)序列、研究其轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座活性和功能提供序列基礎(chǔ),也為基于Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的花生屬分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        2份AA染色體組野生種花生材料分別為A.duranensis(PI262133)和A.duranensis(PI219823)。

        1.2 方法

        1.2.1 DNA提取 采用改良過(guò)的CTAB法[27]提取高質(zhì)量花生基因組DNA。

        1.2.2 逆轉(zhuǎn)錄酶序列的PCR擴(kuò)增 Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列的PCR擴(kuò)增采用前人設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)并引物,上下游引物序列分別為:Gyrt1,5′-AGMGRTATGTGYGTSGAYTAT-3′;Gyrt2,5′-CAMCCMRAAMWCACAMTT-3′。其中,R=A/G,Y=C/T,M=A/C,S=C/G,W=A/T,N=A/T/C/G[27]。PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系、擴(kuò)增程序以及PCR產(chǎn)物的分離檢測(cè)參考文獻(xiàn)[26]。

        1.2.3 目的條帶的克隆和測(cè)序 具體操作參考文獻(xiàn)[26]。

        1.2.4 逆轉(zhuǎn)錄酶序列分析 序列相似性檢索、序列統(tǒng)計(jì)分析、序列圖及Logo圖生成、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角數(shù)和氫鍵數(shù)統(tǒng)計(jì)、保守基序預(yù)測(cè)等參考文獻(xiàn)[26]。運(yùn)用MEGA 6.0軟件的鄰接法(No. of differences模型)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù),自展值設(shè)置為1 000。與花生EST數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),鑒定具有轉(zhuǎn)錄活性的Ty3-gypsy類(lèi)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。B5F2FA2E-8CD4-41A0-93B1-4A7CB397A425

        2 結(jié)果與分析

        2.1 逆轉(zhuǎn)錄酶序列的PCR擴(kuò)增及測(cè)序

        對(duì)2份AA染色體組野生種花生材料的基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增結(jié)果(圖1)顯示,2份材料均擴(kuò)增出了1條約430 bp大小的目的條帶。對(duì)目的條帶進(jìn)行回收、克隆和測(cè)序,從A.duranensis(PI262133)和A.duranensis(PI219823)中均獲得了34條序列。去除重復(fù)序列和非目標(biāo)序列后,分別從A.duranensis(PI262133)和A.duranensis(PI219823)中獲得了32、33條逆轉(zhuǎn)錄酶序列(分別命名為AdRT3-X和AdRT4-X),對(duì)65條序列進(jìn)行多重比對(duì)分析并生成序列l(wèi)ogo(圖2、圖3)。

        2.2 逆轉(zhuǎn)錄酶序列分析

        所有序列長(zhǎng)度都在397~440 bp之間。在A.duranensis(PI262133)的32條序列中,AdRT3-23的序列長(zhǎng)度最短,為397 bp,AdRT3-27的序列長(zhǎng)度最長(zhǎng),為440 bp,有26條序列的長(zhǎng)度均為432 bp,占所克隆序列的81.25%(表1);A、T、C、G數(shù)量變化范圍分別為109~140、107~153、56~86、71~114個(gè),A+T所占比例范圍為56.48%~65.97%,A+T與G+C比例為1.3~1.94(表1);核苷酸序列間相似性范圍為63.7%~99.3%,其中AdRT3-15與AdRT3-24以及AdRT3-20與AdRT3-30之間的相似性最高,達(dá)99.3%,AdRT3-12 與AdRT3-14之間的相似性最低,為63.7%;氨基酸序列間相似性范圍為10.9%~99.3%(表2)。在A.duranensis(PI219823)的33條序列中,AdRT4-27的序列長(zhǎng)度最短,為428 bp,AdRT4-28的序列長(zhǎng)度最長(zhǎng),為440 bp,有27條序列的長(zhǎng)度均為432 bp,占所克隆序列的81.82%(1);A、T、C、G數(shù)量變化范圍分別為117~139、108~157、51~85、77~114個(gè),A+T所占比例范圍為56.48%~68.14%,(A+T)/(G+C)為1.3~2.13(表1);核苷酸序列間相似性范圍為62.8%~99.3%,其中,AdRT4-5與AdRT4-28之間的相似性最高,達(dá)99.3%,AdRT4-1 與AdRT4-23之間的相似性最低,為62.8%,氨基酸序列間相似性范圍為31.5%~99.3%(表2);將2份花生材料的65條序列合并進(jìn)行分析,核苷酸序列間相似性范圍為62.6%~97.9%,氨基酸序列間相似性范圍為12.4%~98.6%。

        2.3 逆轉(zhuǎn)錄酶序列聚類(lèi)分析

        遺傳進(jìn)化樹(shù)(圖4)顯示,65條序列被劃分為9個(gè)家族。家族Ⅰ包含20條序列,占總序列數(shù)的30.80%,該家族只有2條序列來(lái)自A.duranensis(PI262133);家族Ⅱ包含7條序列,只有1條來(lái)自A.duranensis(PI219823);家族Ⅲ和家族Ⅳ均只包含1條來(lái)自A.duranensis(PI262133)的序列,這2條序列與家族Ⅰ親緣關(guān)系較遠(yuǎn)而單獨(dú)聚為一類(lèi);家族Ⅴ包含7條序列,有1條來(lái)自A.duranensis(PI219823);家族Ⅵ包含9條序列,有2條來(lái)自A.duranensis(PI262133);家族Ⅶ包含7條來(lái)自A.duranensis(PI262133)和1條來(lái)自A.duranensis(PI219823)的序列;家族Ⅷ包含5條序列;家族Ⅸ包含7條序列;除家族Ⅲ和家族Ⅳ外,其他每個(gè)家族中都存在來(lái)自這2份野生種花生材料的序列。

        2.4 逆轉(zhuǎn)錄酶氨基酸序列分析

        65條序列中有26條存在無(wú)義突變,其中有12條序列來(lái)自A.duranensis(PI262133),占該材料序列總數(shù)的37.5%,有14條序列來(lái)自A.duranensis(PI219823),占該材料序列總數(shù)的42.42%(圖5)。無(wú)義突變?cè)?份野生種花生材料序列中的具體表現(xiàn)為AdRT3-7突變數(shù)最多,存在14個(gè),分別在第36、第38、第49、第51、第63、第76、第87、第95、第103、第109、第113、第128、第136、第138個(gè)氨基酸處;AdRT4-23存在12個(gè)無(wú)義突變,分別在第32、第59、第72、第77、第87、第88、第96、第100、第108、第121、第128、第138個(gè)氨基酸處;AdRT3-3存在9個(gè)無(wú)義突變,分別在第30、第77、第78、第88、第100、第104、第108、第121、第128個(gè)氨基酸處;AdRT4-27存在9個(gè)無(wú)義突變,分別在第32、第38、第42、第99、第103、第113、第120、第122、第127個(gè)氨基酸處;AdRT4-11存在8個(gè)無(wú)義突變,分別在第8、第77、第88、第101、第104、第108、第121、第128個(gè)氨基酸處;AdRT4-30存在8個(gè)無(wú)義突變,分別在第8、第77、第88、第101、第104、第108、第121、第128個(gè)氨基酸處;AdRT3-26存在7個(gè)無(wú)義突變,分別在第第52、第54、第80、第91、第111、第124、第131個(gè)氨基酸處;AdRT3-33存在5個(gè)無(wú)義突變,分別在第96、第101、第104、第121、第128個(gè)氨基酸處;AdRT3-23存在4個(gè)無(wú)義突變,分別在第86、第93、第102、第127個(gè)氨基酸處;AdRT3-6存在4個(gè)無(wú)義突變,分別在第98、第105、第114、第139個(gè)氨基酸處;AdRT4-5(第106、第112、第136個(gè)氨基酸處)、AdRT4-17(第62、第105、第106個(gè)氨基酸處)和AdRT4-28(第106、第112、第136個(gè)氨基酸處)各存在3個(gè)無(wú)義突變;AdRT3-14(第9、第115個(gè)氨基酸處)和AdRT4-14(第32、第129個(gè)氨基酸處)各存在2個(gè)無(wú)義突變;AdRT3-11(第48個(gè)氨基酸處)、AdRT3-13(第43個(gè)氨基酸處)、AdRT3-17(第130個(gè)氨基酸處)、AdRT3-21(第32個(gè)氨基酸處)、AdRT3-32(第30個(gè)氨基酸處)、AdRT4-12(第131個(gè)氨基酸處)、AdRT4-15(第30個(gè)氨基酸處)、AdRT4-16(第48個(gè)氨基酸處)、AdRT4-18(第9個(gè)氨基酸處)、AdRT4-29(第43個(gè)氨基酸處)、AdRT4-36(第45個(gè)氨基酸處)各存在1個(gè)無(wú)義突變;部分序列存在連續(xù)無(wú)義突變的現(xiàn)象。無(wú)義突變導(dǎo)致逆轉(zhuǎn)座子失去轉(zhuǎn)錄活性。B5F2FA2E-8CD4-41A0-93B1-4A7CB397A425

        2.5 逆轉(zhuǎn)錄酶的蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

        翻譯成氨基酸后,根據(jù)核苷酸聚類(lèi)結(jié)果,選擇2份AA染色體組野生種花生材料中每個(gè)家族中的代表序列各1條,家族Ⅲ和家族Ⅳ均只包含1條序列,其選擇均來(lái)自A.duranensis(PI262133)。利用在線軟件Phyre2預(yù)測(cè)AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu),代表序列蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)匹配覆蓋度最高的模板為c2opqA、c5dmqA、d2zd1b1和c3kk1B,置信度均為100,都屬于逆轉(zhuǎn)錄酶家族。二級(jí)結(jié)構(gòu)包含4~6個(gè)α-螺旋和6~9個(gè)β-折疊;三級(jí)結(jié)構(gòu)包含 14~19個(gè)轉(zhuǎn)角、70~96個(gè)氫鍵,還存在6個(gè)明顯的螺旋結(jié)構(gòu)和7個(gè)明顯的折疊結(jié)構(gòu)(表3)。其中,家族Ⅰ代表序列AdRT3-10和AdRT4-18,其蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

        2.6 逆轉(zhuǎn)錄酶保守基序預(yù)測(cè)

        65條序列共存在10種保守基序(圖7),其中有57條序列包含motif 1,占序列總數(shù)的87.69%;除AdRT3-26外,剩余的64條序列均包含motif 2,占序列總數(shù)的98.46%;52條序列包含motif 3,占序列總數(shù)的80%;62條序列包含motif 4,占序列總數(shù)的95.38%;4條序列包含motif 5,5條序列包含motif 6,4條序列包含motif 7,3條序列包含motif 8,7條序列包含motif 9,3條序列包含motif 10。AdRT3-26序列存在7個(gè)終止密碼子突變,只包含motif 5和motif 9,該序列上游部分無(wú)保守基序且與其他序列差異較大,在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中與其他序列遺傳距離最遠(yuǎn),單獨(dú)歸為一類(lèi);AdRT3-3、AdRT4-11和AdRT4-30同時(shí)包含motif 5和motif 7,在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中為同一類(lèi);AdRT3-6、AdRT3-7、AdRT3-23同時(shí)包含motif 6和motif 8,在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中為同一類(lèi)。

        2.7 逆轉(zhuǎn)錄酶序列系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建

        從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載已登錄的來(lái)源于其他物種植物的Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶氨基酸序列(表4),與本研究中克隆所獲得的65條逆轉(zhuǎn)錄酶序列一起構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù),分析物種以及序列之間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系(圖8)。進(jìn)化樹(shù)顯示,所有逆轉(zhuǎn)錄酶序列可分為13類(lèi)。A類(lèi)和B類(lèi)中包含大部分AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列,不包含來(lái)自其他物種植物的逆轉(zhuǎn)錄酶序列;C類(lèi)只有AdRT3-17,D類(lèi)也只有AdRT4-7。E類(lèi)包含5條來(lái)自A.duranensis(PI262133)和1條來(lái)自A.duranensis(PI219823)的逆轉(zhuǎn)錄酶序列,其與來(lái)自綠豆(Vigna radiata,AAT85841.1)、黃瓜(Cucumis sativus,ADD83121.1)、山桑(Morus bombycis,BAB40830.1)、落葉松(Larix gmelinii,BAQ22332.1)、牡丹(Paeonia suffruticosa,AFQ94056.1)、火龍果(Hylocereus undatus,AOS58468.1)、李子(Prunus salicina,AGX45501.1)、油棕(Elaeis guineensis,CAD45567.1)、擬南芥(Arabidopsis thaliana,BAB40828.1)、棗(Ziziphus jujuba,AFR43612.1)、白皮松(Phelipanche bungeana,ABD43118.1)、多花黑麥草(Lolium multiflorum,BAB40827.1)、荸薺(Eleocharis uniglumis,ADF46121.1)、蘋(píng)果(Malus domestica,ABS11067.1)和銀杏(Ginkgo biloba,CAA12930.1)等15個(gè)物種植物的逆轉(zhuǎn)錄酶序列之間具有較高的相似性,親緣關(guān)系較近。Ⅰ類(lèi)包含來(lái)自大豆和菠菜的2條逆轉(zhuǎn)錄酶序列,除Ⅰ類(lèi)外,F(xiàn)類(lèi)~M類(lèi)中均是來(lái)自2份AA染色體組野生種花生的逆轉(zhuǎn)錄酶序列。

        2.8 逆轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄活性分析

        將65條AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列提交到NCBI與花生EST數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì), 以檢測(cè)AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)錄活性。結(jié)果顯示,當(dāng)查詢覆蓋度都為97%時(shí),AdRT3-7、AdRT3-13、AdRT3-36與花生EST數(shù)據(jù)庫(kù)中GO261148.1之間的一致性分別為85.48%、86.26%、85.99%;當(dāng)查詢覆蓋度分別為96%和93%時(shí),AdRT4-7、AdRT4-28與花生EST數(shù)據(jù)庫(kù)中GO266033.1之間的一致性分別為88.22%和85.68%(表5)。說(shuō)明GO261148.1和GO266033.1這2條序列為AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的部分轉(zhuǎn)錄序列。

        3 討論與結(jié)論

        本研究首次PCR擴(kuò)增AA染色體組野生種花生中Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列,結(jié)果從2份AA染色體組野生種花生材料中均擴(kuò)增出大小約430 bp的目的條帶,這與前人的研究結(jié)果[28-33]一致,最終也從2份AA染色體組野生種花生材料中分別獲得了32、33條逆轉(zhuǎn)錄酶序列。以上說(shuō)明 Ty3-gypsy 類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子廣泛存在于本研究AA染色體組野生種花生材料基因組中,當(dāng)然也證實(shí)了采用簡(jiǎn)并引物從本研究AA染色體組野生種花生材料中擴(kuò)增和克隆Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列的策略是行之有效的[28]。

        所有逆轉(zhuǎn)錄酶序列長(zhǎng)度在397~440 bp之間,存在缺失或插入突變;2份AA染色體組野生種花生逆轉(zhuǎn)錄酶序列的A+T所占比例范圍分別為56.48%~65.97%和56.48%~68.14%,(A+T)/(G+C)分別為1.3~1.94和1.3~2.13,均富含 A+T 堿基,A/T堿基含量的增加使序列呈現(xiàn)較高異質(zhì)性;2份AA染色體組野生種花生逆轉(zhuǎn)錄酶核苷酸序列間相似性范圍分別為63.7%~99.3%和62.8%~99.3%,呈現(xiàn)較低異質(zhì)性;翻譯后65條逆轉(zhuǎn)錄酶序列中有26條發(fā)生了無(wú)義突變,其中有12條來(lái)自A.duranensis(PI262133),有14條來(lái)自A.duranensis(PI219823),2份材料的無(wú)義突變發(fā)生率相當(dāng),無(wú)義突變導(dǎo)致產(chǎn)生較高的異質(zhì)性,無(wú)義突變也會(huì)使基因功能發(fā)生改變或喪失;2份AA染色體組野生種花生所有逆轉(zhuǎn)錄酶氨基酸序列間相似性范圍分別為10.9%~99.3%和31.5%~99.3%,呈現(xiàn)出高度的異質(zhì)性,相比核苷酸序列,氨基酸序列表現(xiàn)出更高的異質(zhì)性。B5F2FA2E-8CD4-41A0-93B1-4A7CB397A425

        9個(gè)家族所選代表序列的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)總體類(lèi)似,但也在螺旋結(jié)構(gòu)數(shù)、折疊結(jié)構(gòu)數(shù)、轉(zhuǎn)角數(shù)、氫鍵數(shù)、α-螺旋數(shù)、β-折疊數(shù)上存在著差別,如家族Ⅵ中AdRT4-5和Ⅸ中AdRT4-23的α-螺旋數(shù)、β- 折疊數(shù)和氫鍵數(shù)少于其他代表序列,這些差異可能會(huì)影響AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶的轉(zhuǎn)錄活性、轉(zhuǎn)座效率及拷貝數(shù),也是AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子存在較高異質(zhì)性和多態(tài)性的體現(xiàn)。AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列的主要保守基序是4種保守基序(motif 1~motif 4),motif 5~motif 10這6種保守基序在所克隆序列中出現(xiàn)的頻率較低,可能是這些序列在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生了突變,各序列間保守基序的差異反映了AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列具有較高異質(zhì)性和多態(tài)性。

        根據(jù)聚類(lèi)分析,所有逆轉(zhuǎn)錄酶核苷酸序列被劃分為9個(gè)家族,其中構(gòu)成AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子的主要成分是家族Ⅰ,表明AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列具有較高的保守性與相似性。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)顯示,E類(lèi)中的5條AA染色體組野生種花生逆轉(zhuǎn)錄酶序列與綠豆、黃瓜、山桑、落葉松、牡丹、火龍果、李子、油棕、擬南芥、棗、白皮松、多花黑麥草、荸薺、蘋(píng)果和銀杏的逆轉(zhuǎn)錄酶序列之間具有較高的相似性,親緣關(guān)系較近,表明這些逆轉(zhuǎn)錄酶序列在進(jìn)化過(guò)程中有可能發(fā)生了橫向傳遞。A類(lèi)和B類(lèi)中包含大部分AA染色體組野生種花生Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶序列,不包含來(lái)自其他物種植物的逆轉(zhuǎn)錄酶序列,C類(lèi)只有AdRT3-17,D類(lèi)也只有AdRT4-7,這4類(lèi)可能較為特異,有可能只存在于AA染色體組野生種花生中。F類(lèi)~M類(lèi)中的逆轉(zhuǎn)錄酶序列均來(lái)自AA染色體組野生種花生,這些逆轉(zhuǎn)錄酶序列不僅與其他物種植物的同源序列遺傳距離較遠(yuǎn),也與本研究中AA染色體組野生種花生材料的逆轉(zhuǎn)錄酶序列遺傳距離較遠(yuǎn),表明這些逆轉(zhuǎn)錄酶序列在起源和進(jìn)化上可能較為古老,特異性比較強(qiáng),有可能是本研究AA染色體組野生種花生材料所特有。

        通過(guò)比對(duì)花生EST數(shù)據(jù)庫(kù),發(fā)現(xiàn)3條來(lái)自A.duranensis(PI262133)的逆轉(zhuǎn)錄酶序列與GO261148.1一致性高,發(fā)現(xiàn)2條來(lái)自A.duranensis(PI219823)的逆轉(zhuǎn)錄酶序列與GO266033.1一致性高,表明AA染色體組野生種花生材料中存在可轉(zhuǎn)錄的Ty3-gypsy類(lèi)逆轉(zhuǎn)座子。結(jié)合核苷酸序列的聚類(lèi)分析,發(fā)現(xiàn)這2種來(lái)源的序列分別屬于家族Ⅴ和家族Ⅵ。

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