牛亚科物种转座子与串联重复序列之间的进化关系

作者：张瑞; 张天留; 范婷婷; 朱波; 张路培; 徐凌洋; 高会江; 李俊雅; 陈燕; 高雪^*

来源：中国农业科学, 2022, 55(09): 1859-1867.

• 牛亚科
• 转座子
• 串联重复序列
• 进化

【目的】重复序列是真核生物基因组中重要组成部分，对物种进化、基因遗传变异、转录调控等具有重要作用。研究旨在揭示牛亚科物种重复序列特征，研究转座子和串联重复序列间的进化关系，为牛亚科物种重复序列的研究提供理论支撑。【方法】以普通牛、瘤牛、牦牛、水牛、野牛以及大额牛6个牛亚科物种的基因组序列为研究对象，利用TRF和RepeatMasker软件对6个牛亚科物种基因组中的串联重复序列（tandem repeats sequence,TRs）和转座子（transposable elements,TEs）进行鉴定，并通过本地BLAST比对，分析两类重复序列间的相似性，单位点（single-locus TRs, slTRs）和多位点串联重复序列（mutiple-locus TRs, mlTRs）以及转座子内部的串联重复特征。【结果】（1）6个牛亚科物种中，重复序列在普通牛中的比例最高，为49.13%，其次为水牛46.82%、大额牛46.66%、瘤牛42.70%、野牛42.36%、牦牛42.34%；其中转座子在基因组中的比例为40.57%—45.71%，高于串联重复序列的比例（1.50%—3.42%）。（2）串联重复序列中，mlTRs的比例（76%—99%）显著高于slTRs(1%—24%)，表明mlTRs为6个牛亚科物种中串联重复序列的主要组成。（3）TE-derieved的串联重复序列分析表明，TRs中43%—84%的序列来源于转座子，其中多位点串联重复序列可高达94%。（4）TRs-related转座子及其活性分析表明，与TRs具有相似性的转座子主要来自非长末端重复序列（non-Long Terminal Repeats, non-LTR），包括SINE(Short Interspersed Nuclear Element, SINE)和长末端重复序列（Long Interspersed Nuclear Element, LINE），其中SINE/Core-RTE（主要为BOV-A2）的数量（14 423—24 193）和相对丰度（4.06%—6.77%）最高，被认为是牛亚科物种中最年轻且最具活力的转座子。（5）转座子的串联重复特征分析表明，BovB在0—600 bp,L1＿BT在1 500—2 700 bp的序列分别发生了大量的串联重复，与consensus序列的一致性分别达93%和87%以上，且两段区域均为非编码区。【结论】重复序列在牛亚科物种中具有相似的分布特征，non-LTR是牛亚科物种TRs-relatedTEs的重要来源，且SINE/Core-RTE（主要为BOV-A2）为牛亚科物种最年轻且最具活力的转座子；同时串联重复序列又可作为转座子内部结构的组成部分，表明串联重复序列与转座子在基因组的进化过程相互影响、相互作用。

• 单位
  中国农业科学院北京畜牧兽医研究所