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1、西南大学 二零一三届硕士学位论文 家蚕SIN E 转座子的全基因组 鉴定及进化分析 学科专业：生物化学与分子生物学 研究方向：分子进化与进化基因组学 指导教师：张泽教授 研究生：徐盟书 中国重庆 2 0 13 年6 月 T h e s i sf o rM a s t e r ，SD e g r e eo f So u t h w e s t U n l v e r s l t 、 G e n o m e w i d ei d e n t i f i c a t i o na n de v o l u t i o nof S I N Ei nt h es i l k w o r m ( B o
2、m b y x m o r i ) g e n O m e _ ， M a j o r ： F i e l d ： S u p e r v i s o r ： C a n d i d a t e ： B i o c h e m i s t r ya n dM o l e c u l a r B i o l o g y M o l e c u l a rE v o l u t i o na n d E v o l u t i o n a r yG e n o m i c s Z eZ h a n g ( P r o f e s s o r ) M e n g S h uX u C h o n g
3、 q i n g ，C h i n a J u n e 2 0 1 3 独创性声明 学位论文题目：塞蚕墨丛垦整座王的全基因组鉴定区进化筮蚯 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据
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5、分布一6 1 4 1S I N E s 在基因组中的分布6 1 4 2 不同物种之间的分布一8 1 5S I N E s 的进化8 1 5 1S I N E s 的起源8 1 5 2S I N E 过去的活跃时间1O 1 5 3S I N E 进化的模式和机制1 0 1 6S I N E s 的功能：1 2 1 6 1S I N E 介导的突变机制1 2 1 6 2 对基因组的塑形1 3 第二章引言15 2 1 研究背景15 2 2 研究目的和意义15 2 2 1 研究目的1 5 2 2 2 研究意义15 2 3 研究的主要内容1 6 2 4 研究思想和技术路线1 6 2 4 1 研究思想1
6、6 2 4 2 技术路线：1 7 第三章四种鳞翅目昆虫S I N E S 的鉴定19 西南大学硕士学位论文 3 1 方法1 9 3 2 结果与分析2 1 3 2 1 家蚕的S I N E s 类别2 1 3 2 2S I N E s 在其它三种鳞翅目基因组的含量及种类2 2 3 3 讨论2 3 第四章家蚕S I N E S 转座子的分布2 5 4 1 家蚕S I N E s 转座子在基因附近的分布2 5 4 1 1 方法2 5 4 1 2 结果与分析2 5 4 1 3 讨论2 6 4 2 家蚕S I N E s 转座子在染色体上的分布2 7 4 2 1 方法2 7 4 2 2 结果与分析2 7
7、 4 2 3 讨论2 9 第五章S I N E S 家族扩增时间及进化分析31 5 1 方：法3 1 5 2 结果与分析31 5 3 讨论3 2 第六章综合与讨论3 5 论文创新点3 7 参考文献3 9 附勇乇5 1 在读期间发表论文5 5 致谢5 7 摘要 家蚕S I N E 转座子的全基因组 鉴定及进化分析 生物化学与分子生物学硕士研究生徐盟书 指导教师张泽教授 摘要 S I N E s 是一类广泛存在于高等真核生物中的非自主的反转录转座子，其在生 物基因组的进化中扮演重要角色。如在人类基因组中约占1 3 6 。家蚕是一类重 复序列含量较高的昆虫，大约占基因组的4 0 。然而，目前发现的S
8、 I N E s 转座子 类型很少，只有B M l 和B m S E 两类。S I N E s 转座子鉴定方法的单一，是可能造 成许多新的S I N E s 未被发现的原因之一。随着家蚕和越来越多物种的基因组数据 及图谱的公布，使得从全基因组水平上对S I N E s 的鉴定提供了可能。本文的研究 结果如下： 1 家蚕和其它三种鳞翅目昆虫中S I N E s 转座子的鉴定 我们开发出一套新的预测S I N E s 的软件对家蚕、烟草天蛾、帝王蝶和诗神袖 蝶四种鳞翅目昆虫进行S I N E s 的全基因组鉴定。我们在家蚕中，除B M l 和 B m S E 外，发现了4 个新的S I N E s
9、 家族( 分别被命名为B m S I N E l 到 B m S I N E 4 ) ，拷贝数几十到几百个不等。整个S I N E s 家族的序列片段长度大约占 整个基因组的4 7 。烟草天蛾和诗神袖蝶中均发现3 个S I N E s 家族，分别命名为 M e S I N E l 到M e S I N E 3 ，和H m S I N E l 到H m S I N E 3 ，拷贝数从几十到几万不等。它 们分别占基因组的2 5 和3 8 。帝王蝶的S I N E s 含量，无论是从数量还是种类 都比前面三种昆虫少得多。帝王蝶中没有发现新的S I N E s 家族，只有一类已被报 道过的的H a S
10、 E ，有2 8 9 2 个拷贝，仅占基因组的0 3 。 2 家蚕S I N E s 转座子在染色体和基因附近的分布 为探究S I N E s 转座子在家蚕基因组中的插入偏好性，我们统计了B M l 和 B m S E 分别在不同染色体，同一染色体内部的不同区域，以及基因附近的分布情 况。在染色体上，B M l 是随机均匀分布的；而B m S E 却呈现了不同程度的区域偏 好性。通过统计B m S E 含量不同区域的G C 含量和基因含量，我们发现了这种偏 好性与G C 含量无关而与基因密度成反比。同时我们还统计了在基因以及它两侧 西南大学硕士学位论文 的区域S I N E s 转座子的插入拷
11、贝数。两类S I N E s 转座子都在基因内部的拷贝数小 于对照组，特别是外显子区域分别只有很少的拷贝( 9 个B M l 和1 7 个 B m S E ) 。且在基因两侧的拷贝数随着距离基因的距离增加，而拷贝数增加。 3 家蚕S I N E s 转座子的扩增时间和模式 我们对家蚕S I N E s 转座子完整序列核苷酸距离进行计算，估计它们的扩增时 间。结果表明，绝大多数S I N E s 都是在最近3 个百万年内扩增。B M l 的扩增时间 比B m S E 早：B m S E 在最近2 个百万年内大量扩增，而B M l 的扩增时间在1 百万 年到3 百万年内，且在最近一个百万年内开始不活跃。通过N Jt r e e ，家蚕B M l 和B m
