马家柚叶绿体基因组特征及其密码子偏好性分析

【目的】为了明确马家柚叶绿体基因组结构特征及其与同属类群的系统发育关系,阐明马家柚在柑橘属中的分类地位,对马家柚叶绿体基因组的特征及其密码子的偏好性进行分析。【方法】采用DNBSEQ-T7测序平台对马家柚进行测序,采用Noveplastys、CAP3、GeSeq和tRNAscan-SE软件对马家柚叶绿体基因组进行组装、注释;采用CGViewServer、MISA、REPuter、CodonW、Gview、IRscope、NADnaSP6.0软件对马家柚叶绿体基因组特征进行分析;采用MAFFT 7.0和FastTree 2.1.10软件对马家柚及其85个同科种和山小橘属3个外群种叶绿体基因组进行序列比对和建树。【结果】马家柚叶绿体基因组全长160186 bp,包括1个大单拷贝(LSC)区、1个小单拷贝(SSC)区和2个反向重复(IR)区,为典型闭合环状双链结构。马家柚叶绿体基因组共注释到133个功能基因,包括88个编码蛋白(CDS)基因、8个核糖体RNA(rRNA)基因和37个转运RNA(tRNA)基因。马家柚叶绿体基因组共检测到79个简单序列重复(SSR)和34个长序列重复(Longrepeat)。马家柚叶绿体基因组非编码区的变异程度高于基因编码区,LSC区的变异性>SSC区>IR区,SC/IR边界较为保守。马家柚叶绿体基因组平均ENC值为48.02,密码子偏好性较弱。马家柚叶绿体基因组密码子使用偏好性主要受自然选择的影响,受内部突变的影响小。马家柚叶绿体基因有10个最优密码子(AAU、UGU、AAA、UUU、GCU、GGA、CCA、ACU、CGU、AGU),均以A、U结尾。马家柚与西双版纳东试早柚(KY055833,来源地:云南)、日本夏橙(ON193075,来源地:韩国)、福建六月早蜜柚(MT527726,来源地:福建)、福建琯溪蜜柚(MN782007,来源地:福建)有亲缘关系。【结论】马家柚是一个柑橘属中较为独特的品种,该研究结果为进一步研究马家柚的遗传资源、物种资源鉴定和系统发育分析提供了理论依据。

‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性分析

【目的】分析‘怀玉山’高山马铃薯Solanum tuberosum var.cormosus‘Huaiyushan’叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性,为开展‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子优化、叶绿体基因组改造,探索物种进化和增加外源基因表达等研究提供参考依据和理论基础。【方法】采用高通量测序技术对‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组进行测序,并利用生物信息学分析软件对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。【结果】‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组大小为155296 bp,为经典的4段式结构。大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复区(IR)长度分别为85737、18373、25593 bp,总鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比例(GC比例)为37.88%,共注释出133个基因,包含87个编码区(CDS)基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和1个假基因。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组中共检测到38个简单重复序列位点(SSR位点,36个单碱基重复和2个双碱基重复)和32个长重复序列(16个正向重复和16个回文重复)。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组核苷酸多样性为0-0.13927,高变区主要分布在大单拷贝区和小单拷贝区,大单拷贝区trnL-UAA-trnF-GAA、cemA、rps12-exon1-clpP1、clpP1基因变异率最高,小单拷贝区rpl32-trnL-UAG、ycf1基因变异率最高。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组87个CDS基因的平均有效密码子数(ENC)为47.29,ENC>45的基因有60个,密码子偏性较弱。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾,使用偏性很大程度上受自然选择的影响,而受突变压力的影响小。CGU、AAA、CUU、GUU、GGA、GUA、GGU、UCA、GCU、CCU为‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组的10个最优密码子。【结论】‘怀玉山’高山马铃薯与马铃薯栽培种S.tuberosum‘Desiree’亲缘关系较近。

水稻矮缩病毒对黑尾叶蝉取食及产卵偏好性的影响

水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus,RDV)是水稻普通矮缩病(Rice dwarf disease)的病原,主要依赖黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps经卵以持久增殖方式传播。本研究采用室内试验观测了带毒与无毒的黑尾叶蝉在健康及感病水稻间的取食、产卵选择趋性。取食偏好性试验发现,无毒叶蝉对感病水稻趋性更强,从观测的第8小时开始达显著差异水平;带毒叶蝉则对健康水稻趋性更强,在观测的第24小时开始达到显著差异水平,表明RDV侵染水稻会引起黑尾叶蝉取食偏好性的改变。产卵偏好性试验发现无毒及带毒黑尾叶蝉在健康及感病水稻间3个观测指标(每植株卵块数、每卵块的卵量及每植株上的总卵量)均无显著差异,表明RDV侵染水稻对黑尾叶蝉产卵选择偏好性无显著影响。本文初步明确RDV对黑尾叶蝉取食和产卵偏好性的影响,为揭示介体昆虫-病毒-寄主植物三者之间的互作机制提供佐证。

苜蓿基因组密码子偏好性分析

物种基因的密码子使用具有偏好性,能避免氨基酸的错误掺入。苜蓿(Medicago)密码子的偏好性尚未见报道。为揭示苜蓿属基因组密码子偏好性特点,我们利用软件分析四种苜蓿基因编码区密码子组成、相对同义密码子使用频率(RSCU)等参数探讨密码子偏好性特点,同时用多种方法分析造成苜蓿密码子偏好性的影响因素,计算确定苜蓿的最优密码子,最后通过聚类分析研究物种间密码子使用偏好性进化关系。结果表明:四种苜蓿的密码子偏好性相对较弱,其中‘中苜1号’最弱,苜蓿密码子第三位偏爱使用A/T;四种苜蓿密码子偏好性受自然选择压力的影响大,最优密码子多以A/T结尾;四种苜蓿的偏好性相似,且与烟草(Nicatiana tabacum L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)偏好性接近。本研究为苜蓿密码子优化应用提供了理论基础,特别是通过优化可以提高Cas9蛋白表达量促进基因编辑。

曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解兰科植物曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子的使用偏好性及主要影响因素,从GenBank数据库下载曲唇羊耳蒜完整的叶绿体基因组序列并筛选得到51条符合分析要求的蛋白编码序列,利用CodonW软件和EMBOSS在线程序分析其密码子使用模式.结果显示:曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子的第3位碱基多为A或T,GC_(3)仅为29%,远低于GC_(1)(46%)和GC_(2)(39%);有效密码子数(ENC)介于42~60之间,密码子偏好性较弱,ENC与GC_(3)呈极显著正相关.结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,结果表明,曲唇羊耳蒜叶绿体基因组密码子使用偏好性主要受到自然选择压力的影响,突变压力的作用有限.同义密码子相对使用度(RSCU)数据分析共筛选出7个最优密码子,分别为UUG、CUU、UCA、ACA、AAU、AGA和GGA.对应性分析结果显示,曲唇羊耳蒜不同类型基因的密码子使用模式不同,其中光合系统基因具有相似的密码子使用模式,而其他类型基因的偏好性差异较大.

红光、蓝光处理下马铃薯转录组特异表达基因密码子的偏好性分析

以红光、蓝光处理下的马铃薯转录组数据为基础,以白光为对照,各筛选出1206条、691条特异表达基因。通过CodonW、CUSP对筛选出的基因编码序列(CDS)进行密码子使用偏好性分析。结果表明,在红光、蓝光处理下,马铃薯对基因密码子的使用偏好性都较弱,都偏好使用A或T(U)结尾的密码子。在2种光质处理下,特异表达基因序列密码子的GC总量都与同义密码子在第3位的胞嘧啶和鸟嘌呤含量(GC3s)有极显著相关性。在2种光质处理下,高频密码子[相对同义密码子使用度(RSCU)>1.00]均为30个,且高频密码子类型完全一致。从ENc-plot、PR2-plot和中性绘图结果可以看出,2种光质处理下的特异表达基因主要受到自然选择的影响。本研究还分别从蓝光、红光处理的特异表达基因中筛选26个、28个最优密码子。从马铃薯在不同光质处理下特异表达基因与其他生物密码子使用频率的比值及聚类分析结果可以看出,番茄、烟草均可作为红光、蓝光处理下马铃薯特异表达基因的异源表达受体。

2种食蚊鱼属入侵鱼类线粒体基因组密码子偏好性分析

【目的】分析西部食蚊鱼(Gambusia affinis)和东部食蚊鱼(G.holbrooki)线粒体基因组组成和密码子使用偏好性,为食蚊鱼属入侵鱼类的早期预警和防控提供理论依据。【方法】基于线粒体基因组序列数据,通过生物信息学方法分析西部食蚊鱼和东部食蚊鱼线粒体基因组组成特征和密码子使用模式。【结果】西部食蚊鱼和东部食蚊鱼线粒体基因组大小分别为16614和16610 bp,碱基组成均呈现明显的AT偏好,蛋白编码基因密码子的适应指数(CAI)范围分别为0.14~0.20和0.13~0.20,偏好性指数(CBI)分别为-0.09~0.09和-0.09~0.07,有效密码子数(ENC)分别为35.19~50.50和39.03~50.06。中性绘图分析结果表明,2种食蚊鱼线粒体编码基因的第1、2位和第3位碱基GC含量相关性不明显;ENC-plot分析发现2种食蚊鱼线粒体基因ENC均位于标准曲线下方;PR2-plot分析发现2种食蚊鱼线粒体基因密码子第3位的4种碱基使用频率不相等,A和C的使用频率高于T和G。在西部食蚊鱼和东部食蚊鱼线粒体基因组中分别确定了16和18个最优密码子。【结论】2种食蚊鱼线粒体基因组均偏好使用以C或A结尾的密码子,无以G结尾的密码子。西部食蚊鱼和东部食蚊鱼分别筛选出16和18个最优密码子,主要以C或A结尾。2种食蚊鱼线粒体基因组密码子均为弱偏好性密码子,自然选择和突变压力均是影响2种食蚊鱼线粒体密码子偏好性形成的因素,其中自然选择起主导作用。

茶树大面白叶绿体基因组特征、密码子偏好性及其系统发育分析

茶树大面白(Camellia sinensis cv.‘Damianbai’)在1985年被全国农作物品种审定委员会认定为国家品种,其起源以及与其他茶树品种之间的进化关系尚不清晰。以茶树大面白为试验材料,采用高通量测序技术对茶树大面白叶绿体全基因组进行测序、组装、注释,采用生物信息学软件对其叶绿体的基因组特征、系统发育和密码子偏好性进行分析。结果表明,茶树大面白叶绿体基因组全长157 129 bp,为典型的四分体结构,包括1个LSC区(86 687 bp)、1个SSC区(18 282 bp)和2个IR区(包括IRa和IRb,均为26 080 bp)。大面白叶绿体基因组共注释到135个功能基因,包括90个CDS基因;8个rRNA基因和37个tRNA基因。共检测到52个SSR和50个Longrepeat,SSR只有A/T单核苷酸重复序列,Longrepeat只存在正向重复和回文重复2种类型。茶树大面白叶绿体基因组密码子使用偏性主要受自然选择的影响,受内部突变压力的影响小。茶树大面白叶绿体基因有14个最优密码子(AAU、GAU、UGU、AAA、UAA、GCA、GCU、GGU、CCU、GUA、CGU、CUU、AGU、UCU)。茶树大面白与凤凰单丛茶白银(Camellia sinensis isolated Baiyin cultivar Phoenix Dancong Tea,OL690374)亲缘关系较近。本研究分析了大面白茶树叶绿体基因组序列特征及系统发育进化关系,为加强茶树大面白种质鉴定及其资源多样性的开发利用提供了参考依据。

草酸乙酰化降解途径酶基因密码子偏好性分析

【目的】分析100种植物中参与草酸乙酰化降解途径的草酰-CoA合成酶(AAE3)、草酰-CoA脱羧酶(OCD)和甲酸脱氢酶(FDH)基因的密码子偏好性及其影响因素,并分析其适配的异源表达受体,为揭示AAE3、OCD和FDH基因在植物中的遗传修饰和进化规律及提高其异源表达效率提供理论依据。【方法】运用CodonW 1.4.2、CUSP及Python等软件工具,通过PR2-plot分析、ENC-plot分析、相对同义密码子使用量(RSCU)分析、中性绘图分析及密码子使用频率比较分析,深入解析AAE3、OCD和FDH基因编码区(CDS)序列的碱基组成特征、密码子偏好及其主要影响因素、高频密码子、最优密码子及异源表达适配受体。【结果】AAE3、OCD和FDH基因CDS序列在不同位置上GC含量差异较大,但三者均偏好使用以G/C结尾的密码子。AAE3、OCD和FDH基因表达水平较低,且密码子偏好性均较弱,偏好性排序:FDH>AAE3>OCD。在进化过程中AAE3、OCD和FDH基因的密码子偏好性主要受自然选择的影响,突变压力对其影响则较小。RSCU分析结果显示,AAE3、OCD和FDH基因分别有31、26和27个高频密码子,分别有19、14和9个最优密码子,其中AAE3和FDH基因的最优密码子均以G/C结尾,而OCD基因的最优密码子中以G/C结尾的有8个,占最优密码子的57.14%。拟南芥和烟草可作为AAE3、OCD和FDH基因的异源表达适配受体,当选择大肠杆菌和酿酒酵母作为异源表达受体时,则需要优化较多的密码子(17~19个)。【结论】AAE3、OCD和FDH基因在进化过程中表现出较相似的密码子偏好特征,选择异源表达受体时应优先考虑拟南芥和烟草。

硬头黄竹叶绿体基因组密码子偏好性分析

以硬头黄竹叶绿体基因组为研究对象,使用CodonW、CUSP以及R语言等软件分析密码子偏好性形成的主要原因。结果表明:(1)硬头黄竹叶绿体基因组密码子的平均GC含量为39.59%,且GC_(1)>GC_(2)>GC_(3),表明密码子偏好使用以A/U结尾的碱基;(2)硬头黄竹大多数有效密码子数(ENC)在35以上,适应指数(CAI)为0.166,说明其密码子偏好性较弱;(3)中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析表明,自然选择对硬头黄竹叶绿体基因组密码子使用偏好性产生重要影响;(4)最终筛选出硬头黄竹叶绿体基因组有GCA、GCU、GAU、GGU及AAA等14个最优密码子,多数以A/U结尾。本研究结果可为硬头黄竹叶绿体基因组水平上的研究提供依据。

珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性分析

【目的】珙桐是蓝果树科珙桐属唯一现存的第三纪孑遗植物,是我国一级保护的特有濒危树种。分析其叶绿体基因组同义密码子使用偏好性及其主要影响因素,旨在为珙桐分子水平上的深入研究、物种保护和种质创新提供参考。【方法】从NCBI在线数据库下载完整的珙桐叶绿体基因组序列,并进行蛋白编码序列筛选,再利用CodonW软件计算各基因的有效密码子数(ENC)、密码子适应指数(CAI)、同义密码子相对使用度(RSCU)和密码子中A、T、C、G这4种碱基的含量,最后利用R软件计算各参数间的相关性并绘图。【结果】(1)从珙桐叶绿体基因组中共筛选出59条蛋白编码序列,总的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基(GC)平均含量和密码子第3位碱基的GC平均含量分别为38.05%和30.63%,CAI平均值为0.18,ENC平均值为48.52,表明珙桐叶绿体基因组基因表达水平较低,且密码子使用偏好性较弱。(2)ENC-plot、PR2-plot、中性绘图和对应性分析表明,影响珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性的最主要因素为选择压力。(3)共筛选出12个最优密码子。【结论】珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性较弱,除了主要受选择压力影响外,还受到突变压力、碱基组成和基因表达水平等因素的影响;同时筛选出12个最优密码子,可用于未来珙桐的遗传改良和种质创新研究之中。

食醋主要感官特性描述词筛选及地域消费偏好性分析

食醋风味是影响消费者喜好和选购的主要因素,为建立较为通用的食醋感官评价标准,该研究通过感官定量描述分析的方法对市售食醋感官特性进行分析,建立了22个感官描述词,并定义了感官描述词的风味描述和标准参比物,其中包括3个口感描述词,13个香气描述词,6个口味描述词,筛选出食醋关键感官属性为酸味、甜味、焦糖味、协调度及持久度。研究人员召集了不同地域的250名消费者对陈醋和香醋进行偏好性分析,利用多元统计分析、皮尔森相关性分析对所得数据进行研究。结果表明消费者整体倾向于口感持久度、柔和度及协调度高,香气上带有明显谷物香、花香、果香及焦糖味,口味上甜味、鲜味高的食醋。不同地域消费者对产品偏好有一定差异,华北地区与华东地区的消费者整体口味较为相似,偏向于酸味中等,略有甜味的产品,西部地区的消费者偏向于酸味较重的产品,华中地区消费者则更偏向于甜味较高且酸味较低的产品。

葫芦巴叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)叶绿体基因组密码子的使用偏好性,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对筛选到的50条蛋白质编码序列密码子进行分析。结果表明:葫芦巴叶绿体基因组密码子末位碱基以A/U为主,GC含量仅为26.25%。ENC取值范围为35.05~53.66,且ENC值>45的有20个,说明葫芦巴大部分基因编码序列的密码子偏性较强。RSCU≥1的密码子有30个,其中16个以U结尾、13个以A结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析及PR2-plot偏倚分析结果发现,葫芦巴叶绿体基因组密码子使用偏好性受到突变压力等多种因素的影响,主要因素为自然选择。最终筛选出GCU,AGA,CGU等21个密码子为最优密码子。

5种柏科植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】通过叶绿体基因组密码子偏好性,分析5种柏科植物(秃杉、水杉、杉木、福建柏、日本柳杉)的亲缘关系,筛选出与秃杉亲缘相近者作为异种砧木,为秃杉无性繁殖与规模化生产提供理论参考。【方法】通过NCBI下载并筛选5种柏科植物的蛋白编码序列,使用CUSP、CodonW、SPSS、MAFFT等软件分析密码子偏好性形成模式,并构建聚类树和系统发育树。【结果】5种柏科植物叶绿体密码子的A/T碱基均较多,且第3位以A/T结尾为主;有效密码子数基本高于35,密码子使用偏好性总体较弱;由中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析可得,密码子偏好性的形成同时受自然选择、碱基突变等多种因素影响,且自然选择是主导因素;通过相对同义密码子分析和最优密码子分析确定AAA、CCA、GCU同时为秃杉、水杉、杉木与福建柏的最优密码子,无以G/C结尾的密码子;秃杉与水杉、杉木、福建柏、日本柳杉共有的最优密码子分别为9、7、11、7个,数量上差异较小;基于相对同义密码子使用度与基于蛋白编码序列构建的进化树结构相似,基于全序列和蛋白编码序列构建的系统进化树均显示秃杉与杉木的亲缘关系最为接近。【结论】叶绿体基因组密码子偏好性可用于异砧嫁接中砧木选择方法的优化,杉木与秃杉的亲缘关系相近,推荐使用杉木作为秃杉嫁接的异种砧木。

两型豆属叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为明确锈毛两型豆的叶绿体基因组结构和两型豆属叶绿体基因组密码子使用偏性及影响因素,以亚热带中、南部地区具有广阔开发利用前景的豆科草种—锈毛两型豆(Amphicarpaea ferruginea)为试验材料,利用高通量测序技术对锈毛两型豆进行叶绿体基因组测序、组装和注释,对其叶绿体基因组结构、基因组成进行分析。同时利用CodonW 1.4.2软件和CUSP在线程序等软件分析锈毛两型豆和两型豆的基因密码子使用偏性参数和核苷酸组成。结果显示:锈毛两型豆叶绿体基因组全长为152 531 bp,包含83 364 bp的大单拷贝(LSC)区、17 935 bp的小单拷贝(SSC)区和25 616 bp的1对反向重复序列,为典型四分体结构,GC含量为35.44%;叶绿体基因组共编码130个基因,包括85个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因;叶绿体基因组共检测出73个简单重复序列(SSRs),单、二、三、四、五和六核苷酸SSRs的数目分别为41、28、3、1、0和0。从锈毛两型豆和两型豆叶绿体基因组中筛选到适用于密码子使用偏好性分析的CDS基因共48条,两种植物叶绿体基因组具有相似的密码子使用模式,均倾向于使用A与U作为末尾碱基,48个基因的ENC值均在35%以上,表明锈毛两型豆和两型豆叶绿体基因组的密码子偏性较弱;综合中性绘图分析、有效密码子数(ENC-plot)分析和奇偶偏好性(PR2-plot)分析的结果显示两型豆属叶绿体基因组密码子使用模式不仅受突变压力的影响,同时还受选择压力以及其他多种因素的影响;在锈毛两型豆和两型豆中分别确定18和20个最优密码子,其中共有最优密码子18个。基于豆科20个物种叶绿体基因组构建的系统发育树表明,豆科20个物种构成一个单系类群,锈毛两型豆与两型豆亲缘关系最近。

后备母猪对人工光照强度的偏好性选择

为明确人工光环境下后备母猪的适宜光照强度,该研究搭建了一套猪舍光环境偏好性选择系统,以LED白光(400~700 nm)为人工光源,设置4种光照强度(40、100、350、1200 lx),每7 d为一个周期对单元猪舍对应的光照方案进行调整,光照时长16 h,以24头二元杂交后备母猪为试验对象,进行了为期28 d的试验,探究后备母猪对人工光环境光照强度的偏好性选择规律。结果表明,在猪只数量的时空分布方面,相较于40、350、1200 lx,后备母猪在开灯期间表现出对100 lx光照强度的显著性偏好(P<0.05),占整体数量29.33%±1.14%;猪群对其余3种光照强度的偏好呈现明显的节律性,表现为开灯后和关灯前3 h对40 lx光照强度的偏好显著高于350、1200 lx(P<0.05);在猪只活跃度方面,开灯后的前6 h,较强光照组(350 lx:37.97%±3.47%和1200 lx:35.42%±4.04%)的猪只活跃度显著高于较弱光照组(40 lx:27.90%±8.44%和100 lx:23.94%±3.79%);在猪只采食方面,较强光照(350、1200 lx)组后备母猪的饲料消耗量和采食时长均高于较弱光照组(40、100 lx)。由此,建议后备母猪舍的照明制度中设置一定的光照过渡阶段,以100 lx光照强度为主,开灯后和关灯前3 h使用40 lx较弱光环境避免刺激,此外,可在09:00—11:00增加2 h较强光照(350 lx)增加猪只活动量。该研究结果可为后备母猪舍光环境精准调控提供理论参考依据。

乌苏里貉MC3R基因密码子偏好性分析

【目的】明确乌苏里貉黑素皮质素受体3(melanocortin 3 receptor,MC3R)基因密码子使用偏好特征和影响因素,了解不同物种间遗传进化和密码子偏好性的关系,为开展MC 3 R基因异源高效表达研究提供理论依据。【方法】以乌苏里貉和其他15个物种的MC 3 R基因CDS序列为材料,应用Codon W、EMBOSS等软件分析MC 3 R基因密码子偏好性的6个参数指标;通过Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析探究密码子偏好性形成的影响因素;基于各物种MC 3 R基因CDS序列信息构建系统发育树,基于同义密码子相对使用度(RSCU)构建不同物种的密码子使用偏好性热图。【结果】乌苏里貉MC 3 R基因密码子GC和GC3s均>0.5,密码子偏好使用以G/C结尾;偏好使用的密码子有25个(RSCU值>1),其中16个以C结尾,9个以G结尾。经Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析得出,自然选择是MC 3 R基因密码子使用偏好形成的主要影响因素。基于基因序列和RSCU值的聚类分析显示,在系统进化上乌苏里貉与犬属同一分支,后与赤狐、北极狐聚为一支;但在密码子使用上乌苏里貉与人、黑猩猩及家马聚为一类。【结论】MC 3 R基因偏好使用以G/C结尾的密码子;自然选择是导致偏好性产生的主要影响因素;密码子使用虽具有种属特异性,但受其他因素影响亲缘关系相近的物种间密码子使用模式也会有差异。

藜麦CqGAI基因密码子偏好性与进化分析

为了阐明藜麦CqGAI基因密码子使用特性,克隆获得藜麦CqGAI基因序列,运用CodonW、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析藜麦CqGAI基因密码子使用偏好性,并与25种植物的GAI基因进行中性绘图、ENC分析和奇偶偏好偏差性分析。结果表明,藜麦CqGAI基因编码序列(coding sequence,CDS)全长1 782 bp,编码593个氨基酸,包含DELLA基因家族特有结构域DELLA、TVHYNP、NLS、VHIID、LHR、RVER;CqGAI基因能够迅速响应赤霉素(gibberellins,GA),在GA信号通路中起关键作用;密码子偏好性分析显示,CqGAI基因的有效密码子数(effective number of codon,ENC)、密码子适应指数(codon adaptation index, CAI)及GC含量分别为54.14、0.21和46.18%,密码子偏好性较弱,偏好以A/T结尾,有27个高频密码子。聚类分析表明,藜麦CqGAI基因与石竹目植物的亲缘关系较近。碱基组成与相关性分析发现,CqGAI基因密码子偏好性受碱基突变和选择效应影响。密码子使用频率表明,大肠杆菌与酵母菌均适用于藜麦CqGAI基因异源表达,拟南芥、烟草、甜菜均可作为藜麦CqGAI基因功能分析的遗传转化受体。以上研究结果为进一步研究藜麦CqGAI基因功能和异源表达提供了重要参考。

甘蔗属种及其近缘属种蔗茅的全基因组密码子偏好性分析

【目的】为解析甘蔗基因组的密码子使用特征,提高异源基因在甘蔗中的表达效率。【方法】以已发布的甘蔗属种(热带种LA-purple、割手密NP-X和AP85-441)及其近缘属种蔗茅(Yunnan2009-3)基因组为数据,利用Python、CodonW1.4.2进行密码子偏好性分析,同时通过中性绘图、ENC-plot、PR2-plot等分析探讨密码子偏好性形成的影响因素,并结合转录组测序数据分析密码子偏好性参数与基因表达水平的相关性。最后,基于RSCU均值与7个主要模式生物种(玉米、高粱、水稻、拟南芥、烟草、大肠杆菌、酿酒酵母)的密码子使用模式进行比较分析。【结果】显示热带种、割手密和蔗茅的基因组都富含GC,平均GC含量为56.3%,且GC3>GC1>GC2,倾向于使用以G/C结尾的密码子,平均ENC值为48.45,偏好性较低。中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明它们的密码子偏好性受到自然选择、突变压力等多种因素的共同影响,其中自然选择占主导作用。相关性分析表明密码子偏好性参数与基因实际的转录表达水平存在显著相关性,但相关性不强。根据RSCU和?RSCU值,确定了13个最优密码子,均以C或G结尾,密码子使用特性在全基因组和染色体组水平上无差异。通过比较发现,甘蔗的核苷酸组成及密码子偏好性与玉米、高粱和水稻较为相似,而与拟南芥、烟草、大肠杆菌和酵母具有显著差异。【结论】甘蔗热带种、割手密和蔗茅的密码子偏好性高度相似,其形成受自然选择和突变因素的影响。此外,对甘蔗优异基因功能异源验证时可优先选择玉米、水稻和高粱作为异源表达系统。

3种栗属植物NAC基因家族的鉴定及密码子偏好性分析

【目的】鉴定3种栗属植物NAC基因家族,同时分析其密码子偏好性,为进一步探究栗属植物NAC基因家族功能提供重要理论依据。【方法】使用生物信息学方法,对3种栗属植物的染色体位置、系统进化关系、蛋白基序、所受选择压力、密码子偏好性等方面进行分析。【结果】共鉴定到333个栗属植物NAC基因家族成员,其不均等分布在各个染色体上;进化树分析显示其分为5个小组;蛋白基序分析显示5个小组都包含保守的Motif 1~Motif 7;共线性分析显示其在基因组内与组间包含极强的共线性关系且多数共线性基因对都在经历纯化选择压力;密码子偏好性分析显示其密码子偏好性较弱;中性绘图分析与ENCplot绘图分析显示其密码子偏好性受自然选择压力更大;最优密码子分析显示3种栗属植物的NAC基因家族共同包含11个最优密码子,例如CAU、UAA、GUU等;与模式植物比较密码子使用频率发现拟南芥、烟草、番茄均为3种栗属植物合适的外源受体。【结论】本研究探索栗属植物NAC基因家族成员的进化关系、选择压力、密码子偏好性等,为今后通过分子生物学手段提高栗属植物NAC基因表达效率奠定理论基础。