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Characterization of Stowaway MITEs in pea (Pisum sativum L.) and identification of their potential master elements

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Abstract:

We have investigated miniature inverted-repeat transposable elements (MITEs) of the Stowaway family and corresponding Mariner-like master elements that could potentially facilitate their mobilization in the genome of the garden pea (Pisum sativum L.). The population of pea Stowaway MITEs consists of 103–104 copies dispersed in the genome. Judging from a sequence analysis of 17 isolated Stowaway elements and their flanking genomic regions, the elements are relatively uniform in size and sequence and occur in the vicinity of genes as well as within repetitive sequences. Insertional polymorphism of several elements was detected among various Pisum accessions, suggesting they were still transpositionally active during diversification of these taxa. The identification of several Mariner-like elements (MLEs) harboring intact open reading frames, capable of encoding a transposase, further supports a recent mobilization of the Stowaway elements. Using transposase-coding sequences as a hybridization probe, we estimated that there are about 50 MLE sequences in the pea genome. Among the 5 elements sequenced, 3 distinct subfamilies showing mutual similarities within their transposase-coding regions, but otherwise diverged in sequence, were distinguished and designated as Psmar-1 to Psmar-3. The terminal inverted repeats (TIRs) of these MLE subfamilies differed in their homology to the TIRs of Stowaway MITEs. The homlogy ranged from 9 bp in Psmar-3 to 30 bp in Psmar-1, which corresponds to the complete Stowaway TIR sequence. Based on this feature, the Psmar-1 elements are believed to be the most likely candidates for the master elements of the Stowaway MITEs in pea.Key words: Mariner-like transposons, master elements, Stowaway MITEs, insertional polymorphism, Pisum sativum.

Les auteurs ont étudié les transposons MITE (« miniature inverted-repeat transposable elements ») de la famille Stowaway et les éléments autonomes correspondants de type Mariner, lesquels pourraient potentiellement causer la mobilité de ces éléments chez le petit pois (Pisum sativum L.). Le génome du pois compte 103–104 copies dispersées de MITE Stowaway. L'analyse de la séquence de 17 éléments Stowaway et de l'ADN génomique qui les borde a révélé que ceux-ci sont relativement uniformes tant en matière de taille que de séquence et qu'ils sont situés à la fois à proximité de gènes et au sein de séquences répétées. Du polymorphisme insertionnel pour plusieurs éléments a été détecté parmi diverses accessions de Pisum, ce qui suggère qu'ils étaient encore mobiles lors de la différenciation de ces taxons. L'identification de plusieurs éléments de type Mariner (MLE, « Mariner-like elements ») ayant des cadres de lecture ouverts intacts, capables de coder pour une transposase, vient appuyer davantage l'hypothèse d'une récente mobilité de ces éléments Stowaway. En employant la séquence codant pour la transposase comme sonde, les auteurs estiment qu'il y aurait environ 50 séquences MLE au sein du génome du pois. Parmi les 5 éléments séquencés, 3 sous-familles distinctes montrant des similitudes au sein des régions codant pour la transposase, mais autrement assez divergentes, ont été observées et appelées Psmar-1 à Psmar-3. Les répétitions terminales inversées (TIR) de ces sous-familles de MLE présentaient différents degrés d'homologie avec les TIR des MITE Stowaway. L'homologie variait entre 9 pb chez Psmar-3 et 30 pb chez Psmar-1, ce qui, dans ce dernier cas, correspond à la séquence complète du TIR de Stowaway. Sur cette base, les éléments Psmar-1 sont considérés comme étant les meilleurs candidats à titre d'éléments autonomes des MITE Stowaway chez le pois.Mots clés : transposons de type Mariner, éléments autonomes, MITE Stowaway, polymorphisme insertionnel, Pisum sativum.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2005

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