云南火焰兰转录组SSR分布及其序列特征分析

【目的】分析云南火焰兰转录组中SSR分布及其序列分布特征,为大量开发EST-SSR引物及开展火焰兰属乃至兰科植物的SSR遗传多样性分析、种质资源评价、遗传图谱构建及遗传育种提供理论依据。【方法】以云南火焰兰无菌苗幼嫩叶片为材料,利用高通量测序技术进行转录组测序,使用Trinity对测序结果进行de novo组装,并以MISA对获得的Unigene进行SSR位点搜索,然后利用Excel 2010对云南火焰兰转录组中SSR出现频率、平均分布距离、基元类型及其重复类型组成等进行统计分析。【结果】从77888条去冗余的Unigenes序列中搜索到5051个SSR位点,其中有414个属于复合型SSR位点,实际以4637个SSR位点进行分析,SSR出现频率为5.95%,平均分布距离13.53 kb。SSR位点中,二核苷酸为主要重复基元类型,数量最多,占SSR总数的52.21%,其次是三核苷酸重复基元,占39.42%,四核苷酸重复基元~六核苷酸重复基元数量较少。其中,二核苷酸重复基元中的主要重复类型为CT/GA,占SSR总数的20.64%,三核苷酸重复基元的主要重复类型为CTT/GAA,占SSR总数的4.70%。SSR基元各重复类型的重复次数以5~8次居多,占SSR总数的73.35%,其中,占比最多的是6次重复,占SSR总数的26.98%,其次是5次和7次,分别占SSR总数的23.08%和14.02%,且SSR数量随各基元重复次数的增加而降低。云南火焰兰转录组中SSR基序的平均长度是18.28 bp,其中大小为12~20 bp的SSR基序占SSR总数的77.49%,21~30 bp基序占SSR总数的17.88%,大于30 bp的基序占SSR总数的4.63%,且SSR分布频率随基序长度的增加而下降。【结论】云南火焰兰转录组SSR中低级基元类型较丰富,开发出多态性高的SSR引物潜力较高,可用于云南火焰兰乃至火焰兰属植物的遗传多样性及种质资源评价、遗传图谱构建及遗传育种等研究。

香花枇杷质体基因组序列密码子偏性分析

选取香花枇杷质体基因组进行密码子使用偏好性的生物信息学分析,用于理解其密码子使用偏性的主要原因,为今后该属植物基因的进化、起源以及转化体系中载体构建等方面研究提供借鉴。利用Codon W 1.4.2、SPSS statistics 17.0、Excel 2016和cusp等软件对筛选出的37条基因编码序列密码子进行最优密码子分析、中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot绘图分析。结果表明,ENC平均值为47.02;GC3与GC1、GC2的相关性均不显著;GCall为39.08%,GC1(48.79%)>GC2(40.18%)>GC3(28.44%);RSCU>1的29个密码子中有28个以A或U结尾;PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于左下方位置;确定了UUU、UUG、CUU等15个最优密码子。香花枇杷叶绿体基因组中,同义密码子的使用偏性较弱(47.02);密码子的第1、2位碱基组成比较相似,但均不同于第3位;整体A、U含量大于C、G,末位碱基以A、U为主,且嘧啶的使用频率高于嘌呤;香花枇杷叶绿体基因组密码子的使用模式主要受到选择、突变的和其他因素的综合作用影响。

灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】了解灯盏花[Erigeron breviscapus(Vant.)Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。【方法】以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS(coding DNA sequence)进行分析,并进行中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。【结果】叶绿体基因组密码子中不同位置的GC碱基含量比值为GC_1>GC_2>GC_3,说明密码子末位碱基偏性以A/T(U)结尾;有效密码子数的均值为47.18,密码子使用偏性较弱;3种绘图分析结果发现:影响灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素是自然选择,也受到其他因素(如突变)的影响;最优密码子分析中确定了UUU、UUA和UUG等18个最优密码子,且大多数以A和U结尾,有且仅有1个以G结尾。【结论】灯盏花叶绿体基因组密码子第3位偏好性以A或U碱基结尾,密码子使用模式受选择和其他因素共同影响,其中选择的作用较大。该结果可为后续利用基因工程手段对外源基因密码子改造、提高所转基因在灯盏花叶绿体中的表达提供参考。

楸树叶绿体基因组密码子偏性分析

【目的】分析楸树叶绿体基因组密码子使用偏性,为楸树乃至梓属植物叶绿体基因组学、物种进化特征及遗传多样性分析等研究提供理论依据。【方法】利用Codon W 1.4.2及EMBOSS expiorer的cusp和chips软件对51个楸树叶绿体基因的编码区(CDS)序列进行密码子相关参数、中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等分析,并通过构建高、低表达偏性基因库,以ENC值和RSCU值为参考标准,最终筛选最优密码子。【结果】51个基因密码子的平均GCall含量为38.48%,密码子不同位置GC含量为:GC_(1)(47.03%)>GC_(2)(39.93%)>GC_(3)(28.09%),说明第3位的GC并非均匀分布;ENC为34.93~56.50,平均为46.87。GC2与GC1呈极显著正相关(P<0.01),而GC_(3)与GC_(1)和GC_(2)无显著正相关(P>0.05);ENC与GCall、GC_(1)、GC_(3)和N均呈显著正相关(P<0.05,下同);密码子数(N)与GC_(3)和ENC呈显著正相关。RSCU>1的密码子共有30个,其中,以A或U结尾的密码子有29个。中性绘图分析结果显示,GC_(3)与GC_(12)相关系数为0.0188,二者无显著相关性,回归系数为0.143。ENC-plot分析结果显示,大部分基因偏离了ENC预期标准曲线,少数分布在预期曲线附近;有7个密码子分布在GC3含量-0.05~0.15区间,其余区间共有44个密码子,而这44个基因离ENC标准曲线较远。PR2-plot分析结果显示,落在中线上的基因较少,平面图右下方的基因分布较多,表明在各碱基使用频率方面存在偏性,即T>A,G>C。各碱基使用频率存在偏性(T>A,G>C),说明基因组密码子的偏性更多受选择效应的影响。最终筛选出7个为最优密码子UUU、CUU、CCU、AAA、GAU、CGA和GGU。【结论】楸树叶绿体基因组密码子偏性较弱,偏好使用A或U结尾的密码子,主要受选择压力的影响,受突变等其他因素影响较小。

杧果叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

【目的】为了明确杧果叶绿体基因组密码子的使用模式,以筛选到的51条CDS蛋白质编码序列为研究对象,进行密码子偏好性分析和对应性分析。同时揭示密码子偏性的影响因素,找出最优密码子,为杧果基因组研究及其遗传改良提供理论基础。【方法】使用CodonW 1.4.2和EMBOSS软件对杧果密码子进行组成分析,获得GC、ENC、RSCU等参数,再进行中性绘图分析、ENC-plot分析以及PR2-plot分析,探究影响密码子使用偏性形成的主要因素,最终获得最优密码子。【结果】1)杧果叶绿体基因组密码子不同碱基位置的GC含量排序分别为GC1(47.25%)>GC2(39.74%)>GC3(29.31%),表明杧果密码子偏好使用以A或T结尾的碱基;2)中性绘图分析中,GC12和GC3的相关系数为0.137,可见这两者的相关性并不显著,说明密码子第3个位置上的碱基可能与前两个位置上的碱基构成不同;3)ENC-plot绘图分析中,大部分基因都离标准曲线有一定距离,表示ENC实际值与ENC预期值之间有一定的差异,说明这些密码子偏好性更多受到选择的影响;4)PR2-plot绘图分析显示,平面图内杧果密码子基因大部分分布在右下方,说明密码子第3位碱基的使用具有偏好性,且各碱基使用频率表现为T高于A、G高于C;5)最终筛选出AGU、UUG、CUU、CAA等17个密码子为最优密码子,其中多数以A或U结尾。【结论】杧果密码子同时受到突变和选择的影响,但更多的是受到选择的作用。通过研究杧果叶绿体基因组密码子使用偏好性特征,探究其密码子偏性的影响因素,找出最优密码子,为杧果基因组水平上的应用和研究提供数据支撑。

延安地区羽扇豆引种栽培及园林应用分析

在我国经济高速发展的过程中,城市建设的速度也不断加速。对作为改善城市环境重要手段的园林绿化做出更高的要求。不仅要达到美化环境的目的,更重要的是以增加城市生物多样性从而获得更大的生态效益,建立一个人与自然和谐的环境景观为最终目的。要实现以上目标,丰富多样的园林植物是必不可少的资源,引进开发应用新的园林植物种类非常重要。尤其是北方内陆城市,应该引进其他品种的绿色植物,才能丰富区域内的生态品种。本文就延安地区羽扇豆引种栽培及园林应用进行相关的探讨。

基于核基因组的樟科檬果樟属亚洲类群系统发育关系的重建

【目的】樟科Lauraceae檬果樟属Caryodaphnopsis Airy Shaw植物种子含油量丰富,果实和木材极具开发潜力。由于该属亚洲类群种间差异小、种间关系混乱、现存标本量少,人们对该属植物了解甚少,极大地阻碍了檬果樟属物种的开发利用,因此,构建檬果樟属亚洲类群的系统发育关系迫在眉睫。【方法】为了深入了解檬果樟属亚洲类群,采用二代测序技术分别获得44个檬果樟属植物的核糖体基因组(nrG)序列构建高支持的系统发育关系,并综合系统发育结果与形态性状比较论证。【结果】使用nrDNA序列矩阵构建ML树和贝叶斯树,ML树和贝叶斯树的分组完全一致。对比ITS树发现除檬果樟和宽叶檬果樟外的系统发育结构基本一致,老挝檬果樟、缘毛檬果樟和河口檬果樟依然共同聚成在一个大分支下,且宽叶檬果樟和檬果樟2个物种也聚在一起。ITS序列和nrDNA序列树都表明:宽叶檬果樟和檬果樟亲缘关系较近;老挝檬果樟、河口檬果樟和缘毛檬果樟的亲缘关系较近,推测这2个物种之间可能发生过杂交或基因交流。综合形态性状辅助论证,将44个檬果樟属样本分为9组,依次为小花檬果樟C.henryi、赤毛檬果樟C.poilanei、二药室檬果樟C.bilocellata、麻栗坡檬果樟C.malipoensis、宽叶檬果樟C.latifolia、檬果樟C.tonkinensis、河口檬果樟C.hekouensis、缘毛檬果樟C.metallica和老挝檬果樟C.laotica。【结论】研究结果不仅揭示了檬果樟属亚洲类群的种间亲缘关系,还对檬果樟属系统发育关系和性状的研究具有重要的生态意义和经济意义。