糜子叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

密码子使用偏性(CUB)是生物体重要的进化特征,对研究物种进化、基因功能以及外源基因表达等具有重要科学意义。本研究利用糜子(Panicum miliaceum L.)叶绿体基因组中筛选出的53条蛋白编码序列,对其密码子使用模式及偏性进行了分析。结果表明,糜子叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在37.14~61之间,多数密码子的偏性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性分析发现,GC_3与GC_(12)的相关性不显著,回归曲线斜率为0.2129,表明密码子偏性主要受到自然选择的影响;而ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的上方及周围,表明突变也影响了密码子偏性的形成。进一步的对应性分析发现,第1轴为主要影响因素,解释了17.92%的差异,其与ENC、GC_3S值的相关性均达到显著水平,但与CBI、GCall不相关。最后,9个密码子被鉴定为糜子叶绿体基因组的最优密码子,糜子叶绿体基因组的密码子使用偏性可能受选择和突变共同作用。

乌拉尔图小麦叶绿体RNA编辑位点的预测与鉴定

RNA编辑是指在RNA水平分子发生的碱基的改变或修饰,从而引起其所携带的遗传信息发生改变的过程。作为一种重要的转录后水平调控方式,RNA编辑在高等植物的生长发育、逆境响应以及物质生物合成等方面具有重要作用。为了解乌拉尔图小麦叶绿体基因组RNA编辑的组成和特点,本研究利用生物信息学预测结合RT-PCR的方法对乌拉尔图小麦叶绿体的RNA编辑位点进行了预测与分析。生物信息学预测发现在76个蛋白质编码基因中,15个基因发生了RNA编辑现象,共计33个胞嘧啶(C)到尿嘧啶(U)的变化,其中ndhB基因发生的编辑位点最多;然后,随机选取5个基因进行了实验验证,初步验证了预测结果的准确性;进一步对这个5个基因编辑后其蛋白二级结构和跨膜结构域进行了预测,发现编辑后所有基因的二级结构均发生了改变,同时ndhB的跨膜结构域也发生了改变;最后,比较了乌拉尔图小麦与其他5个麦类作物叶绿体RNA编辑位点的异同,发现了叶绿体编辑位点在麦类作物中具有较强保守性,同时也发现了数个物种特异的编辑位点。本研究为进一步研究乌拉尔图小麦叶绿体RNA编辑的生物学功能提供帮助,为从RNA编辑视角揭示小麦的起源进化提供了重要参考。