拟南芥和水稻转录因子WRKY同义密码子的偏好性分析

WRKY是植物特有的转录因子家族,主要参与植物的各种防卫反应,调节植物生长发育等。本文运用多元统计分析和相关分析等方法,对拟南芥和水稻WRKY基因的密码子用法进行了分析,发现两个物种WRKY基因的碱基组成不同,水稻基因在密码子第1、2和3位的GC含量均高于拟南芥,第3位差异最大。但两个物种的WRKY基因存在共同的进化趋势,即基因的GC3s逐步增大。对应分析结果显示,拟南芥WRKY基因的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响,水稻主要受碱基组成和基因表达水平两个因素的影响。最后确定了拟南芥和水稻WRKY基因家族的最优密码子,分别为11个和27个。研究结果为深入开展WRKY基因的进化、表达调控和提高该基因家族新成员预测的准确性等具有重要指导意义。     

基于转录组的大头金蝇密码子的偏好性分析

使用Codon W软件分析大头金蝇[Chrysomya megacephala(Fabricius,1794)]转录组10 923条全长转录序列的密码子偏好性。结果表明,大头金蝇转录组中的AT含量(61.81%)远大于GC含量(38.19%);PR2(parity rule 2,即密码子偏好性)绘图结果显示,密码子第3位碱基A的使用频率大于碱基T,碱基G的使用频率大于碱基C;中性绘图结果显示,该序列密码子的使用更多地受到选择压力的影响;有效密码子数(effective number of codons,简称ENC)在25.17～61.00个之间,均值为43.16个;密码子适应指数(codon adaptation index,简称CAI)在0.099～0.554之间,均值为0.215 8。结果共筛选出29个同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,简称RSCU)1的密码子和28个最优密码子。     

基于转录组序列的非洲菊密码子偏好性分析

利用CodonW 1.4.2 和在线软件CUSP分析非洲菊转录组13769条编码序列的密码子碱基组成、同义密码子相对使用度和密码子偏好性,并通过中性绘图分析、ENC−plot和PR2−plot分析影响密码子偏好性的因素。结果表明：非洲菊编码基因序列的密码子偏好性整体偏弱,影响密码子偏好性的主要因素为突变,同时确定UUG、UUU、UAU、AUU、UGU、GUU、AGA、GGU、UCU、UCA、CCA、ACC、GCU等13个最优密码子,最优密码子偏好以A/U结尾。本研究为进一步明确非洲菊密码子进化特征和遗传转化中最优密码子的选择提供参考依据。     

翅果油树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确翅果油树叶绿体基因组密码子使用偏好性,从GenBank数据库下载翅果油树叶绿体基因组序列,筛选出合适长度的序列并进行密码子使用偏好及其影响因素分析;使用Codon W软件分析序列得出A3、T3、C3、G3、GC3、有效密码子数(ENC)、相对同义密码子使用度(RSCU)等重要参数,并进行相关指数分析、中性绘图分析、ENC-plot绘图分析、PR2-plot分析及最优密码子的确定.结果表明,翅果油树叶绿体基因组密码子不同位点上GC含量分布差异较大,其大小表现为GC1(41.08％)>GC2(38.17％)>GC3(36.55％);ENC平均值为50.95,表明密码子使用偏好性较弱;密码子偏好使用A或U结尾,最终选出的20个最优密码子也均以A或U结尾.中性绘图和ENC-plot绘图分析发现,翅果油树叶绿体基因组密码子内部碱基组成之间不具有显著相关性,选择压力远胜于突变压力;PR2-plot绘图分析表明,在突变压力之外翅果油树叶绿体基因组密码子使用还受到了强烈外界压力的影响,自然选择是影响翅果油树叶绿体基因组密码子使用模式的最主要因素.     

金莲花叶绿体基因组密码子偏好性分析

对金莲花叶绿体基因组中筛选出的49条蛋白质编码序列(CDS)进行密码子使用偏好性(CUB)分析,为研究物种进化和外源基因表达提供依据。结果表明,金莲花叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在40.21～55.54波动,密码子的偏好性较弱;ENC与U3s、A3s呈极显著负相关,与G3s、GC3s呈极显著正相关,同义密码子第3位上的碱基含量直接影响密码子使用偏好性和基因的表达水平。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,每种氨基酸的较优表达密码子RSCU均大于1且都以A或U结尾,最后确定9个密码子为金莲花叶绿体的最优密码子。通过与其他物种密码子使用频率的比较发现,酵母真核表达系统和双子叶模式植物拟南芥分别更适合金莲花叶绿体基因作基因表达和转基因研究的异源受体。     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

杜鹃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了确定杜鹃(Rhododendron simsii)叶绿体基因组密码子的使用模式,为杜鹃花科叶绿体基因组学研究提供参考依据,绘制了杜鹃叶绿体基因组图谱,对三大功能基因进行分类,统计各蛋白编码基因密码子的3 位碱基的GC含量、有效密码子数、同义密码子相对使用度,开展中性绘图分析和PR2-plot等分析,并系统分析影响杜鹃密码子偏好性的各种因素,从而筛选出了最优密码子.结果显示,杜鹃叶绿体基因组全长206 912 bp,大单拷贝区为 110 234 bp,小单拷贝区为 2 606 bp,反向重复区为47 036 bp.蛋白编码序列GC含量为36%,密码子第3 位偏好使用A/U,ENC值范围为37.48～57.13,说明其密码子使用偏好性较弱;中性绘图分析显示GC12 和GC3 的相关系数为0.255,拟合的回归系数为0.345;PR2-plot分析显示G＞C,T＞A;有30 个密码子的RSCU值大于 1,以U或A结尾的有29 个,影响其密码子使用偏好性的最主要为自然选择压力;最终鉴定出最优密码子 8 个,分别为GCA、GAU、UUG、CCA、CGU、UCA、GUA、UAU.可见,杜鹃叶绿体基因组具典型的双链环状构造,密码子偏好性较弱,主要受到自然和突变的共同影响.     

栀子叶绿体基因组密码子偏好性分析

分析栀子叶绿体基因组密码子的偏好性并探讨其主要影响因素,为栀子叶绿体基因组研究及其遗传改良提供参考依据。利用Codon W1.4.2、CUSP和SPSS 20.0软件统计和计算密码子的碱基含量,分析密码子使用模式。结果表明：栀子叶绿体基因组密码子第3位GC含量(GC3)为28.44%,低于第1(GC1)、2位GC含量(GC2),GC1和GC2分别为47.33%、39.56%;有效密码子数(ENC)为36.78～56.95,平均值为47.42;ENC与GC1、GC2之间的相关性均不显著,与GC3之间呈极显著正相关,相关系数为0.356;GC1和GC2的平均值(GC12)与GC3之间的相关性不显著,相关系数为0.102;45.45%基因的ENC比值频数为0.0～0.1;结合高频及高表达密码子分析结果,最终确定UUU、UUA、UUG等19个密码子为栀子叶绿体基因组的最优密码子。综合分析显示,栀子叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A或U结尾,偏好性弱,其密码子偏好性主要受自然环境选择和突变因素的影响,是多因素共同作用的结果。     

杜梨叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了明确杜梨叶绿体基因组密码子的使用偏性,以杜梨叶绿体基因组中的 37 条蛋白质编码序列为研究对 象,利用 Codon W 1.4.2 和在线软件 CUSP 等对其密码子进行了中性绘图分析、ENC-plot 和 PR2-plot 分析。结 果表明：（1）杜梨叶绿体基因组密码子不同位置 GC 碱基含量为：GC1（48.45%）＞ GC2（40.76%）＞ GC3（28.66%）, 说明密码子末位碱基偏好以 A/U 结尾;（2）有效密码子数（ENC）取值范围是 33.13 ～ 52.73,表明密码子偏 性较弱;（3）相对同义密码子（RSCU）分析表明,其值＞ 1 的密码子有 30 个,其中以 A、U 结尾的有 29 个; （4）GC3 和 GC12 无显著相关,相关系数和回归系数分别为 -0.143 4 和 0.207 2; ENC-plot 中大部分基因分布 于曲线周围和下方,ENC 比值分布在 -0.05 ～ 0.05 区间的有 14 个,说明密码子偏性主要受选择的影响;PR2-plot 分析中,T 的使用频率高于 A,G 的使用频率高于 C,说明密码子偏性受多重因素影响;（5）最终筛选出UUU、UAA、AUU 等 18 个密码子为最优密码子,多以 A 或 U 结尾。综上所述,杜梨叶绿体基因组密码子的使用主要受选择影响,研究结果可为杜梨乃至梨属植物叶绿体基因组学的研究提供理论依据。     

13种植物actin基因的密码子使用特性分析

[目的]分析13种植物actin基因的密码子组成、密码子偏性及聚类关系,了解其密码子使用模式及影响密码子使用的因素,为深入研究分子进化及物种进化提供参考.[方法]运用CodonW 1.4.4软件分析13种植物的肌动蛋白基因(actin)密码子组成及使用参数,并对影响密码子偏性的因素进行研究.应用MEGA 4.1对13条基因的CDS序列进行聚类分析,采用SPSS 20.0进行密码子偏性的聚类分析.[结果]双子叶植物中actin基因的GC含量为45.0%~51.2%、GC3s含量为36.3%~53.8%,单子叶植物中GC含量为53.0%~58.3%、GC3s含量为60.9%~75.8%;actin基因在单子叶植物中偏爱G/C结尾的密码子,双子叶植物中偏爱A/T结尾的密码子.GC和GC3s与有效密码子数(ENC)呈极显著负相关(P<0.01),相关系数均为-0.906.ENC绘图分析结果表明,actin基因密码子偏性同时受突变和选择压力影响,单子叶植物受选择压力影响的程度大于双子叶植物.基于actin基因密码子偏性的聚类将单子叶植物高粱、玉米聚为一类,水稻、大麦、竹聚为一类,8种双子叶植物聚为一类.[结论]actin基因密码子偏性与碱基组成密切相关,其密码子偏性在单、双子叶植物间存在差异,依据密码子偏性的聚类能在一定程度上反映物种间的亲缘关系.     

20个物种同义密码子偏性的比较分析

对6种双子叶植物、4种单子叶植物、7种多细胞真核动物、2种单细胞真核生物及1种原核生物(大肠杆菌)的编码序列(CodingDNASequence,CDS)进行了比较研究。结果发现,各供试物种密码子的用法存在明显的位置依赖,编码区域不同区段对密码子选择使用的程度差异很大,表明基因的同义密码子偏性与其编码区不同区域的碱基环境密切相关;基因组差异是造成密码子使用偏性的首要因素。对"翻译起始区"和"翻译终止区"的特征分析发现,大部分供试物种编码序列中的"翻译起始区"碱基偏置强烈,"翻译终止区"相对较弱,暗示"翻译起始区"的密码子使用对提高蛋白翻译的效率和精确性更为重要。不同物种中G+C含量对其同义密码子偏性的贡献率差异很大,但并非是影响同义密码子使用偏性的唯一因素。可以认为,基因编码区域密码子偏性的研究能为搜寻物种进化的分子机理提供线索。     

梨同义密码子用法的初步分析

生物体内密码子使用偏性对外源基因表达存在较大影响。本研究采用CodonW软件和高频密码子分析法,对白梨(Pyrus bretschneideri Rehd)、西洋梨(Pyrus communis Linn)、砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)、秋子梨(Pyrusussuriensis Maxim)4种梨蛋白质编码基因序列(Codon DNA sequence,CDS)进行了同义密码子相对使用频率(relativefrequency of synonymous,RFSC)分析,确定了梨高频密码子共23个,结果同时显示梨不同种之间在密码子使用上具有较高的一致性。     

玉米同义密码子使用偏性分析

利用玉米B73全基因组53 764个基因的表达序列数据,使用多重变量分析软件CodonW对影响密码子用法的因素进行分析。结果表明:在59种同义密码子中有27种为玉米最优密码子。同时还指出,最优密码子的使用频率(FOP)与基因的G+C含量(GC),尤其是第3位密码子的G+C百分含量(GC3S)、密码子适应指数(CAI)和密码子偏爱指数(CBI)之间均呈现极显著的正相关(相关系数分别为r=0.780 7、0.822 3、0.731 4和0.986 3),而与有效等位基因数ENc存在显著负相关(相关系数r=-0.681 5)。表明基因GC含量直接影响玉米密码子使用的偏性,同时基因的表达水平越高,对密码子的使用偏向性越强。27个最优密码子的首次确定将对玉米转基因具有重要指导意义。     

基于密码子与互补密码子使用的进化树的重构

为了更深入地了解密码子与互补密码子使用相关的内涵,70个单细胞和多细胞生物被更进一步的分析.结果得到70种细胞生物具有较高的相关系数平均值(0.5101,标准差是0.1389),表明密码子与其互补密码子使用间确实存在正的使用相关联系,进一步地支持了以前的结果.此外,通过对70个单细胞和多细胞生物在基于密码子与互补密码子使用频率差异,以及配对频率的高低信息的分析基础上,绘制进化树,得到的进化树与传统的进化树非常接近.     

罗氏沼虾转录组密码子使用偏好性分析

以罗氏沼虾转录组数据为数据来源,通过研究罗氏沼虾转录组的密码子使用参数(如有效密码子的数量和相关密码子碱基的具体组成信息等),并且采用Codon W 1.4.4深入开展了统计和计算。研究结果显示,同义密码子第三位核苷酸和表达基因密码子GC含量均值分别为0.40和0.45。从整体上看,ENC的平均值等于52.72,其中绝大部分的ENC值小于35。采用高频密码子的研究方法获得GAU、GAA、UUU、AAU、CCA等5个高频密码子。通过最优码子分析法确定16个最优密码子,编码10个氨基酸,最优密码子除UUG外均以A/T结尾。而且把它和大肠杆菌、酵母、果蝇以及人类等6种生物的密码子使用频率开展比较,结果表明,与大肠杆菌和果蝇存在较大差异,而与酵母最为接近。研究结果可为罗氏沼虾功能基因和分子育种等提供理论基础。     

苦马豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定苦马豆叶绿体基因组密码子的使用模式,利用Codon W 1.4.2、CUSP、Chips等软件,对苦马豆叶绿体基因组中可编码蛋白质基因的密码子偏好性进行分析。结果表明,密码子第3位GC含量最低,为27.14％,29个RSCU＞1的密码子中28个以A、U结尾,苦马豆叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾。有效密码子数ENC平均值为47.110,密码子偏好性较弱。GC₁、GC₂与GC₃无相关性,ENC与GC₃相关性显著,GC₃对密码子的偏好性存在影响。中性绘图分析和PR2-plot图分析表明,密码子偏好性主要受到选择因素的影响,而ENC-plot绘图分析发现,密码子偏好性还受到突变因素的影响。最终通过构建高低基因表达库,得到GAA、CGA、UUG、GUU、AUU、UCA、CAU、CAA、CCA、ACU、GCU、UUA、UAU、AAA、GAU、GGU 16个最优密码子。研究结果对苦马豆资源的开发和利用具有重要意义。     

黄药大头茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究黄药大头茶叶绿体基因组密码子使用模式和影响因素,利用CodonW和CUSP在线程序对筛选出的42条CDS进行分析。结果表明：黄药大头茶叶绿体基因组密码子各位置GC含量不同,偏好以A/U结尾;ENC值介于35.64～53.19,密码子偏好性较弱;密码子数量与GC₃和ENC之间呈显著正相关,密码子的偏好性与基因长度有关。中性绘图分析、奇偶偏好性分析和有效密码子绘图分析结果显示：自然选择对密码子使用模式有重要影响,19个最优密码子进一步证明了密码子偏好以A/U结尾。CDS系统发育树偏向于物种进化关系的构建,RSCU聚类重在对密码子特殊进化规律的挖掘,二者可为推测物种、基因间的相似度和进化关系提供重要数据。本研究为黄药大头茶密码子的进化特征及叶绿体基因工程研究提供了有用信息。     

樟叶槭叶绿体基因组序列密码子偏性分析

为确定槭属樟叶槭叶绿体基因组密码子使用模式和原因,通过对樟叶槭叶绿体基因组中筛选的53条基因序列进行中性绘图、ENC-plot与PR2-plot等分析,确定樟叶槭叶绿体基因组密码子偏好性基本特征与其最佳密码子的构成,分析过程中主要使用Codon W 1.4.2、CUSP、R等软件。结果表明,共有28个密码子,且均以A或U结尾,说明樟叶槭叶绿体基因组密码子对A/U结尾偏好。密码子第1、2和3位上的GC平均含量分别为47.04%、39.56%与29.66%,GC平均含量为38.75%,ENC范围在37.60～57.16,其中ENC小于45的只有11个,表明樟叶槭叶绿体基因组密码子存在较弱的偏性。PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于右下方位置;最优密码子确定为UGU、CAA、GUU等15个最优密码子。该结果为槭属植物叶绿体基因组进化与转化体系中载体构建研究提供参考依据。