T-DNA标签在水稻基因组中的分布与特征

摘要

该研究利用T-DNA作为插入标签,构建水稻突变体材料,利用TAIL-PCR方法获得T-DNA插入旁邻序列,通过生物信息学分析将1009个T-DNA标签在水稻基因组中的分布规律及T-DNA整合位点的特征.主要研究结果如下:1.利用农杆菌转化水稻品种日本晴和中花11,共得到了约2000株存活的阳性转基因植株.利用TAIL-PCR方法,使用3个简并引物,分析了2000份转化植株的基因组DNA,共得到了1631条T-DNA旁邻序列,TAIL-PCR产物的最终得率为80﹪左右.2.1009个T-DNA旁邻序列在水稻12条染色体上的定位结果表明T-DNA在水稻染色体上并不是随机分布的,其分布模式与EST的分布比较一致,说明T-DNA偏好插在水稻的基因富含区. T-DNA在大多数染色体臂的末端分布较多而在着丝粒的周缘区域分布较少.第4染色体的短臂和长臂的着丝粒周缘区域都很少有T-DNA的分布. T-DNA在第1、2和3号染色体上的分布密度相对较高,大约是第11和12号染色体的2倍,占到所有定位的T-DNA标签的48﹪.3. T-DNA在水稻基因区、基因间隔区及重复DNA区的分布结果表明只有2.4﹪的T-DNA插在重复DNA区. T-DNA在基因区和基因间隔区的插入分布频率(58.1﹪和41.9﹪)与预测的基因区的基因间隔区在水稻基因组中所占的比例(57.8﹪和42.2﹪)比较一致.分析T-DNA在染色体1上的分布也得出了同样的结论,同时发现T-DNA在内含子中的插入密度是外显子中的2倍多,说明T-DNA偏好插入内含子.该研究还表明T-DNA在水稻基因中的分布是随机的,对于基因的5′端或3′端没有明显的偏好.4.分析T-DNA插入位点附近染色体序列的AT含量表明T-DNA插入位点对于AT碱基对并没有明显的偏好.分析了233个T-DNA左边界和190个T-DNA右边界与水稻基因组交接位点的序列,结果表明T-DNA在整合过程中不仅伴随着左右喧界序列的缺失及“filler DNA”的插入,而且还以单拷贝或多拷贝的形式插入在基因组中的同一个位点.从缺刻位置开始,大部分左边界的缺失少于35bp,大多数的右边界序列缺失为21bp. “filler DNA”的长度从几个bp 到300 bp 左右,其来源是T-DNA或基因组序列,在单拷贝的T-DNA左右边界或两个重复的T-DNA中间都会有“filler DNA”的插入. T-DNA整合的复杂结构用DSBR模型比较容易解释.