基于反转录转座子的南中国海红树植物基因组多样性研究

红树林是具有重要生态和经济价值的海岸潮间带湿地木本植物群落。反转录转座子是植物基因组大小和结构变异的主要来源，在对环境变化的应答中发挥重要作用。本研究将分离并克隆南中国海地区代表红树植物桐花树、正红树、角果木、榄李和半红树植物海漆、黄槿中Ty1-copia类反转录转座子的全长序列，为红树林生物多样性研究提供新的基因资源；重建红树植物反转录转座子的系统发育关系，研究红树植物发生和演化的进化历程；多层次全面系统地比较反转录转座子拷贝数变异、插入多态性和序列变异在南中国海海岸潮间带不同生态和地理分布的真红树和半红树植物种群中的进化模式，阐明红树植物生态适应和地理分布格局的基因组多样化基础，揭示红树植物适应海岸潮间带极端生境的分子机制，为合理保护和利用南中国海宝贵的红树植物遗传资源提供重要理论依据。

红树林是具有重要生态和经济价值的海岸潮间带湿地木本植物群落。反转录转座子是植物基因组大小和结构变异的主要来源，在对环境变化的应答中发挥重要作用。在本研究中我们在红树植物及其近缘种共10科20种中获得了847条Ty1-copia类反转录酶基因的部分片段序列，发现它们在存在很高的序列异质性，自然选择和基因水平转移对红树植物中copia类反转录转座子进化起到重要作用。在真红树植物代表种正红树、秋茄以及半红树植物海漆中分离到Ty1-copia类反转录转座子全长，对其序列、表达、拷贝数变异和插入多态性分析表明，水平基因转移在这些元件成功入侵红树基因组中起着重要作用，胁迫响应表达是红树植物驯养反转录转座子适应极端环境的重要方式。利用SSAP分子标记揭示半红树植物黄槿存在异质性生境相关的遗传分化，为歧化选择对抗基因流的均质化作用提供了重要实例。对正红树、海桑、白骨壤全基因组序列中的转座元件进行注释和进化分析，发现多数LTR逆转录转座子家族以低拷贝的形式存在且较古老，暗示红树植物严格控制反转录转座子活性以保持精简的基因组应对极端环境。同时比较分析了红树植物与非红树植物小RNA组的异同，并开发了相关的分析工具和实验方法，为后续工作研究红树植物中转座元件与寄主小RNA的共进化奠定了基础。