Characterization of variability of the gene Nad1 intron in representatives of genus Vicia L. (Fabaceae Lindl.)


Cite item

Full Text

Abstract

For the first time the sequences of b/c intron of mitochondrial gene Nad1 have been determined in representatives of 13 Vicia species. It is shown that the sequences of the intron of the gene in these species is highly conservative. In total 23 variable sites and 11 indels have been determined with the intron length 1421–1447 b. p. On the basis of the results of pre-m-RNA intron folding the main elements of its secondary structure have been determined as well as the sites of interdomain interactions. The peculiarities of primary and secondary structure of intron Nad1 in Vicia have been characterized. 

About the authors

Natalia N Ryzhova

Centre Bioengineering RAS, Moscow, RF

Email: rynatalia@yandex.ru

Elena A Dyachenko

Centre Bioengineering RAS, Moscow, RF

Email: dyachenko-el@yandex.ru

Margarita A Vishnyakova

N. I. Vavilov Institute of Plant Industry, Saint-Petersburg, RF

Email: m.visnyakova@vir.nw.ru

Elena Z Kochieva

Centre Bioengineering RAS, Moscow, RF

Email: ekochieva@yandex.ru

References

  1. Рыжова Н. Н. Структурные особенности интрона гена rps16 у представителей Allium sativum и родственных видов Allium/Рыжова Н. Н., Холда О. А.,
  2. Кочиева Е. З.//Молекулярная биология. 2009. Т. 43. № 5. С. 1-11.
  3. Станкевич А. К. Вика. Культурная флора / Станке- вич А. К., Репьев С. И. // Ред. Репьев С. И. СПб.: ГНЦ-ВИР, 1999. Т. 4. 491 с. 3. Alefeld. F. Genus Vicia L. / Alefeld. F. // Bonpandia. 1861. Vol. 9. P. 66-199.
  4. Bonen L. Cis-and trans-splicing of group II introns in plant mitochondria/Bonen L.//Mitochondrio N. 2006. Vol. 8. P. 26-34.
  5. Burban C. Phylogeography of maritime pine inferred with organelle markers having contrasted inheritance/Burban C., Petit R. J.//Molecular Ecology. 2003 Vol. 12. P. 1487-1495.
  6. Dai L. A three-dimensional model of a group II intron RNA and its interaction with the intron-encoded reverse transcriptase/Dai L., Chai D., Gu S. Q., Gabel J., Noskov S. Y., Blocker F. J., Lambowitz A. M., Zimmerly S.,//Mol Cell. 2008. Vol. 30. P. 472-485.
  7. Davis C. C. Gene transfer from a parasitic flowering plant to a ferN./Davis C. C., Anderson W. R. and Wurdack K. J.//Proc. R. Soc. 2005. Vol. 272. P. 2237-2242.
  8. Davis C. C. Host-to-parasite gene transfer in flowering plants: Phylogenetic evidence from Malpighiales/Davis C. C., Wurdack K. J.//Science. 2004. Vol. 305. P. 676-678.
  9. Demesure B. A set of universal primers for amplification of polymorphic non-coding regions of mitochondrial and chloroplast DNA in plants/Demesure B., Sodzi N., and Petit R. J.//Mol. Ecol. 1995. Vol. 4. P. 129-131.
  10. Dombrovska O. Distribution of introns in the mitochondrial gene Nad1 in land plants: phylogenetic and molecular evolutionary implications/Dombrovska, O., Qiu, Y. L.//Mol. Phylogenet. EVol. 2004. Vol. 32. P. 246-263.
  11. Edwards S. K. Simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analysis/Edwards S. K., Thompson J. C.//Nucleic Acids Res. -1991. Vol. 19. P. 1349.
  12. Farre J. C. RNA splicing in higher plant mitochondria: determination of functional elements in group II intronfrom a chimeric cox II gene in electroporated wheat mitochondria/Farre J. C., Araya A.//Plant J. 2002.Vol. 29. P. 203-213.
  13. Freudenstein J. V. Analysis of mitochondrial nad1b-c intron sequences in Orchidaceae: utility and coding of lengthchange characters/Freudenstein J. V., Chase M. W.//Systematic Botany. 2001. Vol. 26. P. 643-657.
  14. Hausner G. Origin and evolution of the chloroplast trnK (matK) intron: a model for evolution of group II intron RNA structures/Hausner G., Olson R., Simon D., Johnson I., Sanders E. R., Karol K. G., McCourt R. M., Zimmerly S.//Mol. Biol. EVol. 2006. Vol. 23. P. 380-391.
  15. Keating K. S. A structural analysis of the group II intron active site and implications for the spliceosome/Keating K. S., Toor N., Perlman P. S., Pyle A. M.//RNA. 2010. Vol. 16. P. 1-9
  16. Kelchner S. A. The evolution of noncoding chloroplast DNA and its application in plant systematics/Kelchner S. A.//Annals of the Missouri Botanical Gardens. 2000. Vol. 87. P. 482-498.
  17. Kelchner S. A. Group II introns as phylogenetic tools: structure, function and evolutionary constraints/Kelchner S. A.//American Journal of Botany. 2002. Vol. 89. P. 1651-1669.
  18. Keren I. AtnMat2, a nuclear-encoded maturase required for splicing of group-II introns in Arabidopsis mitochondria/Keren I., Bezawork-Geleta A., Kolton M. et al.//RNA. 2009. Vol. 15. P. 2299-2311
  19. Koonin E. V. The origin of introns and their role in eukaryogenesis: A compromise solution to the intronsearly versus introns-late debate?/Koonin E. V.//Biol Direct. 2006. Vol. 1. P. 1-23.
  20. Kupicha F. K. The infrageneric structure of Vicia./Kupicha F. K.//Notes from the Royal Botanic Garden. Edinburg. 1976. Vol. 34. N 3. P. 287-326.
  21. Lambowitz A. M. Mobile group II introns/Lambowitz A. M., Zimmerly S.//Annu Rev Genet. 2004. Vol. 38. P. 1-35.
  22. Laroche J. Molecular evolution of angiosperm mitochondrial introns and exons/Laroche J., Li P., Maggia L., Bousquet J.//Proc Natl Acad Sci USA. 1997. Vol. 94. 5722-5727.
  23. Lencastre A. Three essential and conserved regions of the group II intron are proximal to the 59-splice site/Lencastre A., Pyle A. M.//RNA. 2008. Vol. 14. P. 11-24.
  24. Li-Pook-Than J. Multiple physical forms of excised group II intron RNAs in wheat mitochondria/Li-Pook-Tha, J., Bonen L.//Nucleic Acids Res. 2006. Vol. 34. P. 2782-2790.
  25. Lohne C. Molecular evolution and phylogenetic utility of the petD group II intron: a case study in basal angiosperms/Lohne C., Borsch T.//Mol. Biol. EVol. 2005. Vol. 22. P. 317-332.
  26. Michel F. Comparative and functional anatomy of group II catalytic introns a review/Michel F., Umesono K., Ozeki H.,//Gene. 1989. Vol. 82. P. 5-30.
  27. Molina-Sanchez M. D. Excision of the Sinorhizobium meliloti group II intron RmInt1 as circles in vivo/Molina-Sanchez M. D., Martinez-Abarca F., Toro N.//J. Biol. Chem. 2006. Vol. 281. P. 28737-28744.
  28. Nakagawa N. A mutation in At-nMat1a, which encodes a nuclear gene having high similarity to group II intron maturase, causes impaired splicing of mitochondrial NAD4 transcript and altered carbon metabolism in Arabidopsis thaliana/Nakagawa N., Sakurai N.//Plant Cell. Physiol. 2006. Vol. 47. P. 772-783.
  29. Qiao C. Y. Phylogeny and Biogeography of Cedrus (Pinaceae) Inferred from Sequences of Seven Paternal Chloroplast and Maternal Mitochondrial DNA Regions/Qiao C. Y., Ran J. H., Li Y., Wang X. Q.//Annals of Botany. 2007. Vol. 100. N. 3. P. 573-580.
  30. Renner S. S. Biogeography of the Pistia clade (Araceae) based on cp and mtDNA sequences and Bayesian divergence time inference/Renner S. S., Zhang L. B.//Syst. Biol. 2004. Vol. 53. N. 3. P. 422-432.
  31. Shaw J. The tortoise and the hare II: relative utility of 21 noncoding chloroplast DNA sequences for phylogenetic analysis/Shaw J., Lickey E. B., Beck J. T., Farmer S. B., Liu W., Miller J., Siripun K. C., Winder C. T.,
  32. Schilling E. E., Small R. L.//American Journal of Botany. 2005. Vol. 92. P. 142-166.
  33. Soranzo N. An example of microsatellite length variation in the mitochondrial genome of conifers/Soranzo N., Provan J., Powell W.//Genome. 1999. Vol. 42. P. 158-161.
  34. Tamura K. MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0/Tamura K., Dudley J., Nei M., Kumar S.//Molecular Biology and EvolutioN. 2007. Vol. 24. P. 1596-1599.
  35. Toor N. Coevolution of group II intron RNA structures with their intron-encoded reverse transcriptases/Toor N., Hausner G., Zimmerly S.//RNA. 2001. Vol. 7. P. 1142-1152.
  36. Vogel J. Lariat formation and a hydrolytic pathway in plant chloroplast group II intron splicing/Vogel J.,Borner T.//EMBO J. 2002. Vol. 21. P. 3794-3803.
  37. Won H. Horizontal gene transfer from flowering plants to Gnetum/Won H., Renner S. S.//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. Vol. 100. P. 10824-10829.
  38. Won H. 2006. Dating dispersal and radiation in the gymnosperm Gnetum (Gnetales) clock calibration when outgroup relationships are uncertain/Won H., Renner S. S.//Syst. Biol. 2006. Vol. 55. N 4. P. 610-622.
  39. Zimmerly S. Phylogenetic relationships among group II intron ORFs/Zimmerly S., Hausner G., Xu-chu W.//Nucleic Acids Res. 2001. Vol. 29. P. 1238-1250.
  40. Zuker M. Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction/Zuker M.//Nucleic Acids Res. 2003. Vol. 31. P. 3406-3415.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2011 Ryzhova N.N., Dyachenko E.A., Vishnyakova M.A., Kochieva E.Z.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».