黄荆坪竹根椒叶绿体基因组密码子使用偏好性及影响因素分析

为了解黄荆坪竹根椒(Capsicum annuum L. cv Huang Jingping)叶绿体基因组密码子使用模式,以其51条蛋白编码序列(coding sequence, CDS)为研究对象,采用Codon W 1.4.2、CUSP、 Excel 2010、SPSS 16.0等软件对黄荆坪竹根椒密码子的GC含量、有效密码子值(ENC)、RSCU、中性绘图、ENC-plot、PR2-plot、最优密码子及其影响因素进行详细的分析。结果表明,黄荆坪竹根椒密码子第1位(GC1)、第2位(GC2)、第3位(GC3)中的GC含量分别为42.68%、36.25%、27.89%,其中GC1>GC2>GC3,表明密码子第3位碱基以A/U结尾为主;ENC值介于34.10%~54.31%之间,平均值为46.55%,表明黄荆坪竹根椒密码子偏好性较弱。相关性分析结果表明:(1)GC1与GC2呈极显著正相关,GCall与GC1、GC2、GC3均为极显著正相关;(2)ENC与GC1、GC2均不存在显著相关关系,但与GC3存在极显著相关关系。RSCU分析结果显示:在黄荆坪竹根椒叶绿体基因组中共有30个高频密码子的RSCU>1,其中以U、A、G结尾的高频密码子数分别为16、13、1个,表明黄荆坪竹根椒密码子第3位偏好以A或U结尾。ENC-plot绘图分析结果表明,黄荆坪竹根椒基因组中大多数基因位于标准曲线下方,有13个基因的ENC比值介于-0.05~0.05之间,说明选择压力主要影响黄荆坪竹根椒密码子的偏好性;PR2-plot分析结果表明,黄荆坪竹根椒叶绿体基因组中大部分基因位于平面图的右下方,即T>A、G>C,表明碱基突变、自然选择压力等多种因素共同影响黄荆坪竹根椒密码子的偏好性。在黄荆坪竹根椒叶绿体基因组中共筛选出GCA、GCU、AGA等19个最优密码子并全部以A/U结尾。本研究结果可为进一步开展黄荆坪竹根椒性状改良、遗传进化及叶绿体基因工程的应用提供分子理论支撑。