PDV介导菜蛾盘绒茧蜂与宿主转座子水平转移研究

Transposable elements (TEs) form a substantial fraction of eukaryotic genomes, horizontal transposon transfer (HTT) is a major driving force in genome evolution. While accumulating evidence suggests that the polydnaviruses play an important role in HTT of insect, up to now, there is no direct evidence to show that the polydnaviruses act as vector of HTT between parasitoid wasps and host insects. Furthermore, the directions of HTT between parasitoid wasps and insects remain poorly appreciated. In this project, we will identify novel TEs by comparison of repeat sequences in the genome of parasitoid wasp, Cotesia vestalis, and C.vestalis bracovirus in combination with by Repeatmasker analysis. Secondly, the distribution of transposon will be analyzed in genome of representative lepidopetera insects, parasitoid wasps and other bracoviruses as well as trancriptome of parasitoid wasps by Blast and Southern hybridization. Finally, the occurrence and direction of HTT will be confirmed by analysis of invasion time of transposon based on sequence divergence and evolutionary rate of transposon. The effect of polydnavirues in HTT between lepidoptera insects and parasitoid wasps will be investigated. The results might assist in understanding the molecular mechanisms of HTT and evolution of insect genome.

转座子是真核生物基因组的重要组成部分，其水平转移是宿主进化的重要动力之一。越来越多的证据表明，多分DNA病毒（PDV）在昆虫转座子水平转移过程中具有重要作用，但关于转座子以PDV作为载体在寄生蜂与其宿主昆虫间发生的水平转移国内外尚未见报道，同时水平转移的方向也不清楚。本研究通过分析菜蛾盘绒茧蜂及其PDV基因组的共有重复序列，结合Repeatmasker分析鉴定新型转座子序列；Blast比对结合Southern杂交分析转座子在代表性鳞翅目昆虫基因组、代表性寄生蜂基因组/转录组及其它茧蜂PDV基因组中的分布；通过转座子序列分歧度分析转座子的入侵时间，结合进化速率分析探明转座子在鳞翅目昆虫和寄生蜂间的水平转移及其方向，明确PDV在鳞翅目昆虫及寄生蜂转座子水平转移中的作用。研究结果对于揭示昆虫转座子的水平转移机制以及深入理解昆虫基因组的进化具有重要的科学意义。

转座子是真核生物基因组的重要组成部分，其水平转移是宿主进化的重要动力之一。越来越多的证据表明，多分DNA病毒（PDV）在昆虫转座子水平转移过程中具有重要作用，但关于转座子以PDV作为载体在寄生蜂与其宿主昆虫间发生的水平转移国内外尚未见报道，同时水平转移的方向也不清楚。本研究通过分析在小菜蛾基因组中鉴定了5个新型SINE转座子，并在13个鳞翅目昆虫中鉴定了其18个同源的SINEs。序列插入分析表明，小菜蛾中的SINEs转座子更倾向插入内含子及基因间区。在一个杆状病毒中鉴定了PxSE1-like转座子SlNPVSE1，同时同源转座子在该杆状病毒的潜在宿主中也被鉴定，首次提出SINE转座可能在鳞翅目昆虫与杆状病毒间发生水平转移。鉴定了一个新的Helitron转座子，分布于在256个昆虫基因组中的27个，重新修订了Helitron的分类标准，将鉴定的转座子分为2个家族，9个亚家族和35个种。在三个昆虫和一个蜘蛛基因组中重构了4个潜在的自主性Helitron。Helitron插入分析显示Hel1A优先插入昆虫基因组内含子中。在草地贪夜蛾基因组中发现了三种转座子，揭示了Helitron通过filler DNA模式步进式获得新片段。进一步证明了菜粉蝶通过基因水平转移从菜蛾盘绒茧蜂获得新型Helitron转座子并爆发扩增。通过CvBV和菜蛾盘绒茧蜂共有序列分析鉴定了9个新型Helitron转座子，明确其在鳞翅目、膜翅目及其它PDV中的分布。完成4种寄生蜂转录组测序分析，发现Cves_Hel5主要影响了茧蜂的基因转录，而在中红侧沟蜂转录组中未鉴定。系统发生表明Cves_Hel5在茧蜂PDV和菜蛾盘绒茧蜂间发生了水平转移。研究结果对于揭示昆虫转座子的水平转移机制以及深入理解昆虫基因组的进化具有重要的科学意义。