果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的多样性分析

摘要

【目的】分析Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶基因(RT)序列特征、多样性、系统进化关系及转录活性,为深入研究果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子全长序列、转录转座活性及生物学功能提供理论参考。【方法】以果蔗品种拔地拉为试材,根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因保守区设计简并引物对,利用其进行PCR扩增,将目的条带回收纯化后连接至pMD18-T载体,并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,挑取阳性克隆进行测序。依据测序结果对RT基因序列进行生物信息学分析。【结果】从果蔗拔地拉中扩增获得51条序列(SoRT4-1~SoRT4-51),去除重复序列和非RT基因序列后共获得44条RT基因序列,长度为423~433 bp,AT含量为56.84%~64.97%,AT∶GC比值为1.32~1.85,核苷酸序列间相似性为44.4%~99.3%,其编码的氨基酸序列间相似性为10.8%~100.0%,说明氨基酸序列比核苷酸序列表现出更高异质性。44条RT基因序列被划分为4个家族,其中Ⅰ和Ⅲ为主要家族。44条RT基因编码的氨基酸序列中有20条发生了无义突变,说明其突变率较高。44条RT基因编码蛋白序列存在5种保守基序,其中,有29条序列同时包含Motif 1~Motif 4,其余15条序列的保守基序变异较大,说明保守基序存在一定异质性。4个家族代表性序列编码蛋白的三级结构在氢键和转角的数量方面差异较大;系统发育进化树分析结果显示,44条RT基因序列被分为七大类,Ⅰ类和Ⅱ类中的果蔗RT基因序列分别占序列总数的40.91%和27.27%,Ⅱ类和Ⅵ类中的部分果蔗RT基因序列与拟南芥的BAB40828.1、粳稻的BAB40824.1、菠菜的BAB40833.1和大豆的BAB40834.1亲缘关系较近,推测这些物种在进化过程中发生了Ty3-gypsy类反转录转座子的横向传递。初步发现1条Ty3-gypsy类反转录转座子(SoRT4-40)具有转录活性。【结论】获得44条果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因序列,其中仅有1条序列具有转录活性,这些RT基因序列可用于开发基于Ty3-gypsy类反转录转座子的甘蔗分子标记。