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转座子是基因组中可移动的序列,由于转座子的存在,真核生物拥有动态基因组。基于其编码转座酶的能力,转座子可分为自主性转座子和非自主性转座子,非自主转座子失去独立转座能力,但仍可被自主转座元件产生的转座酶识别而被作为转座底物。尽管很多自主性转座子在进化过程中对基因组结构的塑造有重要影响,但是大部分基因组包含更多易“增殖”的微型非自主性转座子。微型反向重复转座元件(Miniature inverted-repeat transposable elements)简称MITE就是这样一类转座子,它广泛存在于真核基因组中,拥有较高的拷贝数,对宿主的基因表达的调控及基因组进化可能有重要作用,然而对其相关的分子调控机制研究较少。本研究以光诱导花青素合成野生型和缺陷型津田芜菁(Brasics rapa subsp.rapa’Tsuda’)为试材,在花青素合成基因启动子区的多态性位点处克隆到一个芜菁转座子DTM-Brr4,该转座子早前已由软件预测出,但其对芜菁特异性状的影响,其来源及进化,在基因组上的分布及转座特性与功能尚未得到系统研究。本论文首先进行回交群体转座子侧翼PCR验证及下游基因表达模式分析;利用生物信息手段分析DTM-Brr4的序列特征;利用不同株系的芜菁重测序数据,分析DTM-Brr4在津田芜菁中的转座活性;通过克隆比较不同个体基因组中共有的DTM-Brr4转座位点侧翼序列,分析转座子的插入位点保守特性;利用甲基化序列特异识别内切酶McrBC酶切-PCR法及重亚硫酸盐测序法,检测DTM-Brr4引起插入处DNA甲基化差异;利用芜菁小RNA测序数据检测与DTM-Brr4相匹配的非编码RNA类型,数量及分布,分析DTM-Brr4产生小RNA或miRNA的潜能及其相关功能。获得以下结果:1、利用花青素合成光敏感型和不敏感型津男芜菁,在花青素合成关键基因ANS启动子区分离得到一段559bp的多态性插入序列,初步分析该序列为转座子DTM-Brr4,经验证该序列的插入和缺失在突变体回交分离群体中并不与花青素合成野生和突变表型相连锁;在有该序列插入的突变体中,ANS表达下调,但其他花青素合成相关上游基因如PAP、TT8 CHS、DFR也下调。2、生物信息分析表明DTM-Brr4具有微型反向重复转座子MITE的结构特点,能形成稳定二级结构,其较长的约200-300bp的末端重复序列TIR及9bp的靶向重复位点序列等特点使其归为Mutator类转座子超家族。在十字花科植物中,拟南芥不含有DTM-Brr4转座元件,而芸薹属植物如芜菁和甘蓝单基因组中分别含有134个和13个DTM-Brr4拷贝,但其形成的异源二倍体植物甘蓝型油菜仅含有41个DTM-Brr4拷贝;另外该转座子在芜菁基因组各个染色体上均匀分布。3、利用重测序数据分析得到DTM-Brr4在14个芜菁株系中不同个体基因组中拷贝数目无变化,但其转座位点存在差异,拥有较少的共同位点(或转座稳定位点)以及大量的特异位点(或转座不稳定位点);稳定位点侧翼序列的比对分析未发现保守基序;DNA甲基化相关实验表明DTM-Brr4无论是稳定位点还是特异插入位点其内部序列都存在高水平胞嘧啶甲基化,且主要为CHH甲基化类型,并在芜菁小RNA测序数据库中找到113个与DTM-Brr4两端序列相匹配的21～24nt小RNA。以上结果表明DTM-Brr4为Mutator家族中一类特殊、微型的DNA转座子—MITE,该转座子可能与光特异诱导芜菁花青素合成功能缺失无关,为芸薹属特异性转座子,自芸薹属植物与拟南芥分离后进化产生,且在异源二倍体植物出现后,仅特异在芜菁中转座被激活,获得上百个拷贝数,在芜菁基因组中无染色体分布差异。DTM-Brr4具有天然转座活性,但无靶位点序列插入偏好性。DTM-Brr4在芜菁基因组中普遍受到高水平DNA甲基化修饰,这可能与DTM-Brr4的转座及增殖受抑制有关,初步分析发现DTM-Brr4具有产生介导自身DNA甲基化的芜菁特异小RNA的潜能,相关机制及功能有待一步研究。本研究主要集中在对DTM-Brr4的系统鉴定及转座特性分析,为更好的理解MITE在植物基因组中的作用及开发遗传分析或基因组研究工具奠定了一定的基础。