毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析

摘要

[目的]研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons,LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础.[方法]通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析.[结果]在毛竹基因组中共注释得到1014565个LTR反转录转座子,1562个家族,占毛竹基因组的54.97％.其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77:1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组.毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系.毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整.毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0～2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态.[结论]第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子.基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子.不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性.毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一.