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LTR反转座子是一类可以通过“复制-粘贴”机制进行转座并产生新的拷贝的转座元件。LTR反转座子在真核生物中广泛存在,是物种进化和基因组扩张的主要驱动力,其拷贝数或扩张或缩减的波动,可造成物种基因组组成的显著不同。除了对基因组构成的显而易见的影响外,LTR反转座子的激活可造成基因表达和功能的系列变化,从微妙的数量变化到调控网络的重构,甚至是新基因的产生。谷子作为最古老的农作物之一,距今已有8,700年的栽培历史。作为二倍体C4植物,谷子不但营养价值高、抗胁迫能力强,而且同珍珠黍、柳枝稷等生物能源植物亲缘关系较近。随着谷子基因组信息的公布,为研究以谷子为代表的生物能源型植物基因组中反转座子的结构和功能,及其在物种进化、物种形成以及调控功能基因表达等方面提供了巨大便利。本文利用LTRFinder在谷子基因组中探寻并定义了四类LTR反转座子,这四类LTR反转座子的大小为5034 bp-6668 bp,拷贝数较低,同类反转座子之间的相似性>95%,并且具有LTR反转座子的典型特征,即具有高度相似的LTRs、TSD、PBS和PPT序列。经过blastn和blastx分析,结果显示这四类LTR反转座子与其他已报道的LTR反转座子无相似性,我们将这四类元件分别命名为G、J、M、P。这4类LTR反转座子同样具有转座所需的基因gag和pol,由此可知这4类LTR反转座子是最新发现的并具有激活潜能的转座元件。依据阅读框POL中INT,RT和RH的排列顺序,这四类LTR反转座子均可以被归为Ty1-copia元件。对G、J、M、P四类LTR反转座子进行全基因组的拷贝数分析发现,这四类LTR反转座子分别具有5个、11个、41个和23个拷贝,分布于谷子基因组的9条染色体上。插入时间的分析表明,这四类LTR反转座子所有拷贝的插入时间均小于2 Mya,仅有M类反转座子的一个拷贝M041的插入时间为2.692 Mya。这四类LTR反转座子的平均插入时间分别为0.392 Mya、1.014 Mya、0.570 Mya、0.182 Mya,并且其插入时间多集中于0-1 Mya。这表明这些转座子均是最新插入的并且极有可能具有一定的转座潜能。在这四类LTR反转座子中,P类LTR反转座子的插入时间相对较小,21个拷贝的插入时间均低于0.3 Mya。G、J、M、P四类LTR反转座子中,每一类LTR反转座子的侧翼发现存在一些基因,甚至一些转座子插入到了基因内部。这些基因中有的与植物生长发育相关,有的与次级代谢相关,有的编码转录因子,有的则与胁迫应答息息相关。为了探究转座子对各种胁迫的响应,对转座子进行盐、干旱、低温和O3胁迫条件下的表达分析,发现转座子的表达发生了变化,并且不同转座子在同一胁迫条件下的表达变化并不一致,同一转座子在不同的胁迫条件下的表达变化也不相同。综上可知,谷子基因组中存在一些低拷贝的最近插入基因组中的LTR反转座子,并且这些转座子在胁迫条件下能发生表达的改变,再加上这些转座子的周围存在一些同生长发育以及胁迫相关的基因,不难想象我们的实验结果为研究转座子在谷子基因组进化中的作用以及转座子对谷子功能基因表达的影响提供了初步的理论基础。