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短散在核重复序列(SINEs)的分离及在鲤科鱼类系统进化研究中的应用
韩亚伟
Subtype博士
Thesis Advisor何舜平
2006-06-18
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral水生生物研究所
Keyword鲤科鱼类 系统进化 短散在核重复序列 反向pcr Opsar Zb-sines C-sine Ct-sine M-sines Tol2 Tc1
Abstract短散在核重复序列(short interspersed elements SINEs)是广泛分布于真核生物基因组内的中度重复序列,分子长度在70-500bp,在基因组内的拷贝数为103-105;SINEs在基因组内以返转座的方式进行增殖,由RNA聚合酶III转录成RNA,再反转录成cDNA插入到基因组内。SINEs插入基因组后,很难在其相同位点精确的去除,能相对稳定地遗传;因此为系统进化分析提供了良好的分子标记,并被认为在物种50Mys的进化事件上能提供比较可信的进化信息,尤其是在科属以下的物种中。 鲤科鱼类是世界上现生鱼类中最大的一个科,约有210属2010个种,但有关鲤科鱼类中SINEs的研究却很少,目前相关的报道仅限于斑马鱼基因组内;而有关利用SINEs插入位点信息进行鲤科鱼类系统进化的研究更没有报道。本研究基于这些问题,开展了鲤科鱼类中SINEs的研究工作,并得到如下结果: 1 在A-B PCR方法的基础上,以鲤科鱼类中的马口鱼为对象,利用反向PCR方法,建立了分离SINEs的简便方法。马口鱼的基因组DNA利用HaeIII酶切后,利用T4连接酶进行自环化;环化后的DNA分子在反向引物的引导下执行反向PCR,最后,一组衍生于tRNA的SINEs从马口鱼基因组内获得,并根据马口鱼的学名Opsariichthy bidens命名为Opsar。Opsar有典型SINEs的特征:在5′端是一个tRNA衍生区的头部;中部是tRNA非相关区;AT富含区定位到3′端。通过序列分析发现,tRNA衍生区与丙氨酸tRNA基因有76%的相似性,二级结构也有非常相似的构型,Opsar有可能衍生于丙氨酸tRNA基因。基于反向PCR分离SINEs的方法用到草鱼、鲤鱼、鲂鱼中,很成功的得到了C-SINE、Ct-SINE和M-SINEs家族,使该方法的可信性得到证实。与已有分离SINEs的方法相比,该方法非常简单,成功地省去了制备探针、杂交、构建基因组文库和细胞培养等繁琐的工作。 2 在得到Opsar的基础上,我们在斑马鱼基因组数据库中获得了没有注释的Zb-SINEs家族,根据Zb-SINEs序列5′端tRNA衍生区的特征,Zb-SINEs可分为Zb-SINE -A和Zb-SINE-B两种类型。Zb-SINE-A包括-A1、-A2、-A3、-A4和-A5成员,它们有单一的tRNA衍生区;而Zb-SINE-B只有一个成员,其5′端是tRNA衍生区的二聚体。Zb-SINEs家族也可分为三部分,tRNA衍生区、tRNA非相关区和AT富含区;两端的正向重复也富含AT碱基。tRNA衍生区也与丙氨酸tRNA基因有76%的相似性,可能衍生于其相似序列。Zb-SINEs的平均长度为340bp,所有的拷贝数在斑马鱼基因组内占有的比例大约为0.1%。Zb-SINEs的染色体定位显示:Zb-SINEs几乎分布在所有染色体上,尤其是第11、18和19号染色体,几乎包括了所有类型的Zb-SINEs。利用Bayesian程序分析了整个家族在基因组内的分布模式,其结果强烈支持了主基因模式的增殖方式。同时也利用PCR和点杂交验证了Zb-SINEs在斑马鱼基因组内的物种特异性;由此结合斑马鱼在鲤科鱼类家族中的进化地位,推测Zb-SINEs应该是一个非常古老的短散在核插入序列。 3 我们利用Opsar、Zb-SINEs、C-SINE、Ct-SINE和M-SINEs做分子标记,结合细胞色素b基因的全序列,分析了鲤科鱼类的进化关系。细胞色素b基因和SINEs插入事件的分析结果显示了极其相似的结果,在大的分类上都支持了陈湘粦和Howes基于形态学的分类结果,把整个鲤科鱼类分为雅罗鱼系和鲃系;对比研究的不同之处在于野鲮亚科的系统地位;SINEs插入事件的分析结果显示了该亚科比较原始,而细胞色素b基因序列的结果则显示相对较晚起源的进化地位。尽管我们在这次研究中仅分析了部分物种,但为SINEs在鲤科鱼类插入事件的分析提供了很好的数据。 4 基于A-B PCR的结果,我们合成探针来验证A-B PCR分离SINEs的方法。通过探针文库的斑点杂交结果,在马口鱼基因组内获得了ToL2和Tc1两类转座子。Blastn搜索显示:ToL2长度为239bp,与日本青鳉鱼类基因组的转座子有很高的相似性;Tc1长度为1342bp,在序列比对上,显示了与斑马鱼基因组内Tc1序列有高的相似性。这两种转座子都已被用于系统进化的研究,它们在马口鱼基因组内的再次发现,很可能为东亚特有鱼类的物种进化研究提供很好的分子标记。
Pages146
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12006
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
韩亚伟. 短散在核重复序列(SINEs)的分离及在鲤科鱼类系统进化研究中的应用[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所,2006.
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