1、植物細胞中存在三個遺傳系統(tǒng)，即細胞核基因組、葉綠體基因組和線粒體基因組，三個基因組中核苷酸序列相互交流頻繁發(fā)生，模式植物擬南芥和水稻的線粒體序列和基因組序列比較，證明了這一點。從線粒體到細胞核的基因轉移對于真核生物的進化相當重要，在高等植物中這是一個正在進行的過程。線粒體DNA向核基因組轉移之后，線粒體基因獲得新的啟動子和定位信號以適應周圍環(huán)境，從而指導蛋白產(chǎn)物從細胞核運送到細胞器。許多模式物種的線粒體基因組和核基因組測序后，研究者們從

2、全基因組水平上對線粒體基因向核基因組的轉移做了全面深入系統(tǒng)地分析。由于小麥是異源六倍體大基因組作物，全基因組測序比較困難。目前，小麥BAC克隆測序的數(shù)量有限，因此尚未見大片段線粒體DNA插入到小麥核基因組的研究報道。 本文對小麥3B染色體Sr2/FHB區(qū)51個BAC克隆進行了測序，序列覆蓋率達到5倍以上，序列平均讀長700bp以上，總測序長度43Mb。Shotgun序列組裝后，通過與線粒體基因組序列比對分析，發(fā)現(xiàn)了一段～52kb

3、連續(xù)的線粒體插入，兩者的序列相似性在98％以上。為了更好地理解小麥中線粒體基因向小麥核基因組轉移的情況，本文對這～52kb小麥線粒體序列的插入整合和進化進行了研究。結果如下： 小麥中國春缺體-四體PCR．分析表明，該插入片段僅存在于小麥3B染色體上。用基因組特異引物擴增二倍體、四倍體和六倍體小麥，結果表明該插入事件發(fā)生在四倍體小麥形成時或形成后，并且一直保留到六倍體。該插入片段主要來源于小麥線粒體基因組rrn18-1/nadla

4、和rrn18-2/trnI基因區(qū)段，由于在插入過程中發(fā)生了重組，在小麥核基因組中形成了三個與線粒體基因組中對應片段方向不同的小片段，分別命名為38<'Ta3B><,m>，12<'Ta3B><,m>和2<'Ta3B><,m>。插入?yún)^(qū)占整個線粒體基因組的11.5％，共有12個線粒體基因，即rrn18, rrn5-1，trnP-1，nadla，trnfM-2，trnS-2，had7,nad4L，rps19-P,trnN,trnD-1和trnl

5、；包含有四個重復序列，即R2，R4，R14和R15，有的基因存在于重復序列中。如trnP-1在R14重復中：rrn5-1和rrnJ18-1在R4中，而同時R4又在R2中；trnD-1在R15重復中。在GenBank的EST數(shù)據(jù)庫和本實驗室的全長eDNA序列中進行搜索，結果發(fā)現(xiàn)，基因nad7，rrn5，rrn18，trnfM rps19-P，nad4L 6個基因，都有不同程度的小麥和水稻EST支持，暗示了這6個基因可能在基因組中表達?！?

6、2kb小麥線粒體插入?yún)^(qū)與水稻基因組存在微共線性，與水稻第l染色體有一個二基因簇(trnN-nad1)共線性，與第3染色體有一個二基因簇(nad7c-rrn18)的共線性，與第4染色體有一個二基因簇(trnS-rrn18)的共線性，與第7染色體存在一個二基因簇(rrn18-rrn5)的共線性，與水稻第12染色體存在兩個二基因簇(rps2-trnS和rrn18-rrn5)的共線性。通過序列比對，發(fā)現(xiàn)插入?yún)^(qū)有InDels和堿基替換，最大的缺失

7、為68個堿基，最大的插入為10個堿基；堿基替換的發(fā)生率，38<'Ta3B><,m>，12<' Ta3B><,m>和2<'Ta3B><,m>分別為每kb替換7.71，8.20和7.26個核苷酸；轉換比顛換的發(fā)生率高，C→T和G→A轉換為最高頻率的替換方式。38<'Ta3B><,m>，12<'Ta3B><,m>和2<'Ta3B><,m>三個線粒體插入片段的進化年代推測表明，三個小片段在線粒體中的對應片段是在同一時間轉移到小麥核基因組上，試驗

8、數(shù)據(jù)支持線粒體插入形成的末端隨機連接假說；推算的插入時間與小麥不同倍性材料擴增結果相吻合。插入?yún)^(qū)側翼序列分析表明，重復序列以反轉錄轉座子(Class 1 elements)和轉座子(Class 2 elements)為主，形成6個重復序列區(qū)，并含有豐富的簡單重復序列(SSR)；含有18個基因，平均基因密度較高，為14kb一個基因：基因14為小麥EXPB11基因。側翼序列分析初步說明，小麥線粒體插入的區(qū)域所處的位置為低重復序列(35％的重