拟逆转录病毒的起源与进化

论文摘要

拟逆转录病毒是一类在复制过程中需要逆转录的双链DNA病毒,包括感染植物的花椰菜花叶病毒科和感染动物的嗜肝病毒科。拟逆转录病毒偶尔会整合到宿主基因组中形成内源性病毒元件。内源性病毒元件记录了过去发生的病毒感染事件,为研究病毒的远古史和宏进化提供了重要的“分子化石”。本研究采用大规模系统发生基因组学的方法在真核生物基因组中系统地挖掘了内源性拟逆转录病毒。一般认为植物拟逆转录病毒(即花椰菜花叶病毒科)仅能感染被子植物。本研究在被子植物之外的20余种植物基因组中系统地挖掘了内源性花椰菜花叶病毒元件,首次在裸子植物和蕨类植物基因组中报道了内源性花椰菜花叶病毒的存在,表明花椰菜花叶病毒科可以广泛感染真叶植物。本研究发现内源性花椰菜花叶病毒在裸子植物和蕨类植物基因组中具有很高的拷贝数,表明内源性花椰菜花叶病毒元件是真叶植物基因组的重要组成部分。系统发生分析表明被子植物花椰菜花叶病毒仅占花椰菜花叶病毒整体多样性的一小部分,并且多次独立起源于跨宿主传播。内源性花椰菜花叶病毒直系插入以及在宿主基因组中的扩增动力表明花椰菜花叶病毒整合事件至少发生在距今一亿年前。通过比较花椰菜花叶病毒和宿主间的系统发生关系一致性发现花椰菜花叶病毒经历了频繁的跨宿主传播事件。动物拟逆转录病毒(即嗜肝病毒科)主要感染脊椎动物。嗜肝病毒和反转座子都能编码逆转录酶和核糖核酸酶H1,但目前已知的反转座子与嗜肝病毒的亲缘关系都较远,因此嗜肝病毒的起源至今是一个未解之谜。本研究系统地挖掘了1095种真核生物基因组,在4种节肢动物的基因组中发现了两类与嗜肝病毒亲缘关系很近的反转座子(命名为HEART1和HEART2元件)。保守结构分析以及直系和旁系插入缺失分析表明HEART元件具有典型的反转座子特征。系统发生分析表明HEART元件是目前已知的与嗜肝病毒亲缘关系最近的转座子。HEART元件的发现填补了嗜肝病毒与反转座子之间的进化空缺,进一步支持了嗜肝病毒起源于反转座子这一假说。本研究拓展了我们对于植物拟逆转录病毒和动物拟逆转录病毒的多样性和进化模式的理解,为研究拟逆转录病毒的起源和进化提供了全新的视角。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1 古病毒学简介
•     1.1 内源性病毒元件
•     1.2 内源性病毒元件对理解病毒远古进化的意义
•     1.3 内源性病毒元件对宿主生物学的影响
•   2 拟逆转录病毒
•     2.1 植物拟逆转录病毒——花椰菜花叶病毒科
•     2.2 动物拟逆转录病毒——嗜肝病毒科
•   3 本研究内容和意义
• 第2章 真叶植物中内源性植物拟逆转录病毒的挖掘和多样性
•   1 材料方法
•     1.1 植物基因组数据获取
•     1.2 内源性植物拟逆转录病毒的挖掘
•     1.3 基因组结构分析
•   2 结果
•     2.1 内源性植物拟逆转录病毒的挖掘
•     2.2 植物拟逆转录病毒多样性和分类
•     2.3 植物拟逆转录病毒基因组结构
•   3 讨论
• 第3章 植物拟逆转录病毒的宏进化模式
•   1 材料方法
•     1.1 内源性植物拟逆转录病毒的扩增动力分析
•     1.2 内源性植物拟逆转录病毒整合时间的估算
•     1.3 植物拟逆转录病毒与宿主的共进化分析
•     1.4 植物拟逆转录病毒祖先状态重建
•   2 结果
•     2.1 内源性植物拟逆转录病毒的扩增动力
•     2.2 内源性植物拟逆转录病毒整合时间的估算
•     2.3 植物拟逆转录病毒传播模式
•     2.4 植物拟逆转录病毒的祖先状态
•   3 讨论
• 第4章 动物拟逆转录病毒的起源与进化
•   1 材料方法
•     1.1 真核生物基因组中类嗜肝病毒元件的挖掘
•     1.2 类嗜肝病毒元件的特征分析
•     1.3 类嗜肝病毒元件一致序列的构建
•     1.4 逆转录类元件的系统发生分析
•     1.5 类嗜肝病毒元件和嗜肝病毒的系统发生分析
•   2 结果
•     2.1 类嗜肝病毒元件的挖掘
•     2.2 类嗜肝病毒元件的特征
•     2.3 类嗜肝病毒元件的系统发生分析
•   3 讨论
• 第5章 总结
• 附录A
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宫震

导师: 韩管助

关键词: 内源性病毒元件,拟逆转录病毒,系统发生基因组学

来源: 南京师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 南京师范大学

分类号: Q943.2

DOI: 10.27245/d.cnki.gnjsu.2019.002243

总页数: 87

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