化香属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究化香属植物叶绿体基因组密码子使用特征,本研究利用CodonW、CUSP和SPSSAU软件分别对圆果化香和化香两种化香属植物的叶绿体基因组密码子使用模式进行分析。结果表明:圆果化香和化香叶绿体基因组蛋白编码序列的GC含量分别37.75%和37.80%,密码子第3位碱基GC含量分别为27.16%和27.25%。有效密码子数在35.19～56.98之间,超过2/3的基因ENC值大于45,表明密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。结果表明:化香属叶绿体大部分基因的密码子偏好性受到自然选择的影响,同时也有部分基因受到突变压力的影响;以ENC值为标准,确定了5组高表达基因和5组低表达基因,共筛选出18个最优密码子,其中16个以A/U结尾。本研究能够为叶绿体基因组密码子优化、提高外源基因表达效率以及系统进化的相关研究提供依据。     

黄皮转录组密码子使用偏好性分析

为全面了解黄皮(Clausena lansium)表达基因的密码子使用特点,以转录组测序获得的12 696条编码蛋白基因序列为数据来源,利用CodonW 14.4软件对其密码子碱基组成以及有效密码子数(effective number of codon, ENC)、同义密码子相对使用频率(relative frequency of synonymous codon, RFSC)等密码子使用参数进行计算和统计,发现黄皮表达基因密码子的平均GC含量为0.448,同义密码子第3位核苷酸的平均GC含量(GC3S)为0.400。表达基因整体的ENC取值为56.5,其中绝大部分的ENC值大于35,说明黄皮表达基因密码子使用偏好性程度整体水平较低。通过高频密码子分析法确定了GCU、AGA、AAU、GAU、AUU、UUU、UCU、CAU、CUU、UUG和GUU 11个高频密码子。将黄皮的密码子使用频率与人、小鼠、果蝇、酵母、大肠杆菌5种模式生物以及拟南芥、水稻、葡萄、草莓4种不同类型植物进行比较,发现其与果蝇和大肠杆菌存在较大差异,而与拟南芥和葡萄基本一致。以上研究结果对黄皮基因合适表达系统的选择以及外源基因在黄皮中的高效表达具有重要指导意义。     

红藻rbcL基因密码子偏爱性分析

红藻是我们日常生活中一类非常重要的海洋生物资源。为探究红藻rbcL基因密码子的偏爱性,确定该类基因的最优密码子,本研究通过使用CodonW 1.4.4、CUSP和SPSS 20.0软件对20条红藻rbcL基因进行了多元统计和密码子偏爱性分析,最终获得了红藻rbcL基因三个位置的GC碱基含量、ENC值和RSCU值。结果显示,红藻rbcL基因AT碱基含量高于GC碱基,ENC值为41.89,说明红藻rbcL基因密码子偏爱于A/T碱基结尾。ENC绘图分析,PR2-plot分析和中性绘图分析表明自然选择是影响rbcL基因密码子偏爱性的主要因素。通过与拟南芥等五个物种的密码子使用频率比较,发现红藻rbcL基因和它们均有较大的差异性。最后筛选得到了UUU、UUA、AUU等18个最优密码子,均偏向于以A/U碱基结尾。研究结果对红藻资源的开发利用和rbcL基因的表达研究具有重要意义。     

蒙古韭叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为分析蒙古韭叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究通过高通量测序获得了蒙古韭叶绿体基因组序列,从中筛选出52条蛋白编码序列(coding sequence,CDS),利用CodonW 1.4.2和在线软件CUSP进行密码子使用模式及偏好性成因分析。结果显示,蒙古韭叶绿体基因组的有效密码子数(effective number of codons,ENC)范围为36.94~52.61,表明密码子偏好性较弱;第3位的GC平均含量(GC₃)为27.63%,表明密码子第3位偏好于A和U结尾,与该植物叶绿体基因组同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)的研究结果相一致;相关性分析显示ENC与GC₃呈极显著正相关,表明第3位的GC含量对密码子偏好性影响较大;此外,7个密码子(UUG,GGA,CCA,UAU,AAU,CGA和UCA)被确定为蒙古韭叶绿体基因组的最优密码子。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析表明蒙古韭叶绿体基因组密码子偏好性受到突变压力和选择压力的综合作用,其中选择压力的影响更大。     

藿香叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定中药藿香叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,本研究利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对藿香叶绿体基因组中的53条基因编码序列密码进行中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：RSCU>1的密码子有29个,其中有28个以A/U结尾,说明叶绿体基因组的同义密码子中偏好以A/U结尾。藿香叶绿体基因组密码子的GC含量GC₁(46.95%)>GC₂(39.39%)>GC₃(28.98%),ENC值平均值大于45,其中大于45的有40个,说明藿香叶绿体基因组存在较弱的偏性。通过中性绘图分析、ENC-plot分析以及PR2-plot分析发现,藿香叶绿体基因组密码子的偏好性受到选择作用的影响为主要因素。通过构建目标基因的高低基因表达库,最终确定19个最优密码子：UUU、UUA、UUG、AUU、GUA、UCU、AGU、CCU、ACU、GCU、UAU、CAU、AAU、AAA、GAU、GAA、UGU、CGA、GGU。本研究为通过外源基因密码子改造后以藿香叶绿体为载体进行异源表达及种源鉴...     

中国古老月季“月月粉”的叶绿体基因组密码子偏好性分析

本研究基于“月月粉”月季叶绿体全基因组图谱,对其密码子偏好性进行分析。结果表明,月季的叶绿体基因组总长为156 591 bp,具有典型的四分体结构。共筛选到49条基因序列用于密码子偏好性分析,GC₁,GC₂,GC₃的平均值分别为47.74,39.38,29.16,密码子第一位的GC含量最大,第三位的最小,具有明显的差异;有效密码子数(ENC)与第三位密码子的GC含量显著相关;中性绘图结果说明GC₃与GC₁₂的相关性不显著,且密码子的偏好性受自然选择的影响;ENC-plot及ENC比值频数分布结果表明,大多数基因的ENC值低于预期值,大多数基因位于-0.05～0.05区间外,说明大部分基因受到了突变的影响;同义密码子相对使用度(RSCU)分析表明,RSCU值大于1的密码子大多数以A/U结尾,同时选取RSCU值大于1且ΔRSCU值大于等于0.08的密码子作为最优密码子,即UUU、CUU、AUA、CAU、GAU、UCA、ACA、CGA、AGU、AGA、CGA,共计11个最优密码子,且...     

乳油木叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解乳油木叶绿体基因组密码子的使用模式,该研究以从乳油木叶绿体基因组中筛选得到53条长度大于300 bp且非重复的CDS (Coding DNA sequence)序列为材料,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP分析其密码子偏好性。结果显示,密码子第3位GC含量为27.47%,ENC范围在36.31～56.88,平均值为42.98。RSCU值大于1的密码子有28个,其中27个以A或U为结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析的结果显示乳油木叶绿体基因密码子偏好性主要受突变的影响。最优密码子为GGA、GAU、CAU和UUG。本研究结果为提高异源基因表达水平、改良乳油木重要经济性状等提供参考依据。     

永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,以永椿香槐叶绿体基因组中的40条蛋白质编码序列为研究对象,利用Codon W 1.4.2和CUSP在线软件对永椿香槐叶绿体基因组进行了中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明,永椿香槐叶绿体基因组密码子不同位置上的GC含量依次是GC₁(46.33%)>GC₂(39.81%)>GC₃(29.58%),表明叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾;其ENC的范围为34.93～55.78,有27个ENC值>45,表明其密码子的偏好性较弱;RSCU>1的密码子中有29个以A、U结尾。中性分析显示,GC₁₂和GC₃的相关系数和回归系数分别为0.126 0和0.224 3,相关性不显著;ENC-plot分析显示ENC频数比值在-0.05～0.05间的有12个,这部分基因密码子偏好性主要受选择的影响;PR2-plot分析中,T>A、G>C,说明永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性受多种因素...     

黄芩叶绿体基因组重复序列及密码子偏好性分析

本研究应用REPuter、MISA和Codon W软件对黄芩叶绿体全基因组进行重复序列及密码子偏好性分析,统计了重复序列的数量及分布情况并计算了RSCU、氨基酸使用频率、ENC、GC3s以及GC总含量等一系列数值,确定了最优密码子。结果显示,黄芩叶绿体基因组重复序列多以正向重复(F)和回文重复(P)为主,且大多分布于LSC区;还检测到43个SSR大多分布于基因间隔区(IGS),单碱基重复序列最多占65.12%;由RSCU值及GC含量分析确定以UCU、UCA、AGU等31个密码子为最优密码子,几乎均以A/T结尾,使用频率最高的氨基酸是亮氨酸,最低的是半胱氨酸,ENC值为50.52,表明密码子偏好性较弱。研究结果为黄芩的分子标记的筛选提供了基础信息,并在其分子改造和遗传转化方面具有重要指导意义。     

大山樱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了明确大山樱叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好,共筛选53条叶绿体CDS基因序列作为分析对象。使用CodonW 1.4.4等软件对大山樱密码子使用偏好性进行分析。结果表明,大山樱叶绿体基因组GC₃含量为28.84%,含量较低;RECU>1的30个密码子中,有29个以A/U结尾;ENC平均值为47.54,证明其密码子偏好性较弱。3种绘图分析结果均表明自然选择对密码子偏好性影响较大。最终确定10个最优密码子,且7个以A/U结尾。基于CDS序列和RSCU值的系统发育分析及聚类分析结果相似,表明密码子偏好性和物种系统发育关系有一定关联。该结果为研究樱亚属植物叶绿体基因组特征及其密码子偏好性提供了相关依据。     

辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

确定中草药辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性及其成因。密码子使用特性利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序分析50条经筛选的CDS序列,结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,最终确定最优密码子。结果显示,叶绿体基因组密码子不同位置碱基GC含量的总体趋势为GC₁(47.60%)>GC₂(40.25%)>GC₃(30.96%),ENC值与GC₃呈极显著正相关,RSCU值大于1的密码子数量有31个,其中30个密码子以A/U结尾,仅1个以G结尾,表明密码子第3位碱基偏好以A/U结尾;ENC值分布在38.10～58.19之间,平均值为48.77,存在较弱密码子使用偏性;进一步分析发现自然选择是影响辽细辛密码子使用偏性的主要因素;以ENC值和RSCU值为参考,共筛选出18个最优密码子,除UUG外,其余17个密码子均以A/U结尾。该结论可为辽细辛的叶绿体基因工程、系统进化、环境适应等研究提供参考依据。     

裸果木叶绿体基因组密码子使用偏性分析

密码子的偏好性由突变、自然选择进化而来,研究叶绿体基因组密码子偏性可进一步明确基因表达效率,对理解物种的系统发育和分子进化具有重要的参考价值。本研究利用Codon W和CUSP软件分析了裸果木植物叶绿体基因组中50个候选基因的密码子使用偏好模式及其形成原因。研究结果显示裸果木叶绿体基因组的密码子碱基组成表现为GC₁>GC₂>GC₃,表明密码子偏爱以A和T结尾;G和C在密码子各位置中的占比较低,平均值为37.98%;有效密码子数(ENC)的平均值为47.55,表明密码子的偏好性较弱;中性绘图、ENC-plot、PR2-plot显示裸果木叶绿体基因组密码子使用偏好主要受突变和自然选择共同影响。另外,联合使用高频密码子和高表达密码子的方法共筛选出裸果木叶绿体基因组中均是由A和U结尾的最优密码子共14个。本研究深入探讨了裸果木叶绿体基因组的最优密码子及成因,可为旱生植物叶绿体基因组的应用与研究提供理论参考。     

铁皮石斛咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)密码子偏好模式分析

咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)是木质素合成过程的关键酶,参与苯丙烷代谢。了解铁皮石斛COMT(Caffeic acid-O-methyltransferase)基因密码子的偏好性可为其功能和分子进化研究提供科学依据。采用Codon W、EMBOSS、SPSS、Origin等分析铁皮石斛COMT的密码子偏好参数,并通过ENC绘图、中性绘图和PR2-plot分析探讨COMT基因密码子偏好性形成的可能因素,同时使用SPSS19.0和MEGA6.0进行聚类分析。结果显示,铁皮石斛COMT基因ENC值、GC含量以及GC3分别为49、0.452和0.396,表明其密码子偏好性较弱,偏好使用A或T结尾的密码子;ENC、中性绘图分析显示突变压力是COMT密码子偏好性形成的主要作用力;铁皮石斛COMT基因和同为兰科植物的香味蝴蝶兰(Phalaenopsis bellina)的亲缘关系最近,两者的GC1s、GC2s、GC3s、GC、CAI和ENC也较为相近,表明物种进化关系上越相近其密码子偏好性也较为相似,但有些物种仍存在一些差异。此外,从密码子使用频率分析得出酵母菌真核表达系统适合铁皮石斛COMT基因的异源表达,模式植物烟草、番茄可以作为其遗传转化受体。本研究为COMT基因功能进一步研究提供参考。     

金鱼密码子用法特点分析

不同物种间的同义密码子使用偏性存在差异,开展密码子偏好性研究可深入了解基因表达特征,为分子育种提供依据。利用Illumina Hi Seq 2000高通量测序技术获得金鱼的转录组数据,筛选符合条件的编码基因序列(Coding DNAsequence,简称CDS),并通过Codon W软件和CUSP程序对金鱼蛋白质编码基因序列进行了分析,获得编码氨基酸的密码子使用频率,并与人、酵母、大肠杆菌、果蝇、斑马鱼等不同种类的模式生物进行比较。结果表明,金鱼8 143个基因在64个密码子中有28种偏爱密码子,有效密码子数为54.9,3个位置的平均GC含量为0.509,第3位密码子GC百分含量为0.564,金鱼偏向使用G或C结尾的密码子。金鱼密码子偏好性与模式生物有不同程度的差异,与酵母密码子使用频率差异最大,与斑马鱼的密码子偏好性一致。     

兰科植物FT基因的密码子偏性分析

为探讨兰科植物FT(FLOWERING LOCUS T)基因同义密码子使用偏好性,鉴定出该类基因的最优密码子,本研究以拟南芥FT基因为探针,从公共数据库(NCBI,Orchidbase,Orchidstra)筛选出24条兰科植物FT基因,并深入研究其密码子偏好性。结果表明,所有基因有效密码子数(effective number of codons,ENC)大于30,其中大于55的占41.7%,表明兰科植物FT基因的密码子偏好性较弱。中性绘图分析发现,密码子第3位GC含量(GC3)与前2位平均GC含量(GC12)的相关性较低,表明突变对密码子前两位和第三位碱基组成的影响不同,第三位密码子的偏性更多来自于自然选择。ENC与GC3的关联分析显示大部分基因的ENC值远低于预测值,小部分基因落在标准曲线附近,由此可见受到碱基突变影响,但很可能选择压力仍起主要作用。奇偶性分析发现,在目标基因密码子第三位上G/C和或者A/T不成比例分布,嘧啶含量要显著高于嘌呤含量,推测兰科植物FT基因密码子的使用模式除了碱基突变外,还受到其它因素的影响,例如自然选择压力等。鉴定出UUC等22个最优密码子,以G/C结尾的有20个,由此推断出基因偏好G/C结尾的密码子。     

杏扁PaCBF1基因密码子偏好性分析

为了研究杏扁PaCBF1基因密码子偏好性,以及为其选择适合的受体,本研究利用CHIPS、CUSP在线程序以及Codon W1.4.2软件对杏扁PaCBF1基因密码子偏好性进行分析;利用SPSS 22.0软件、MEGA5.0软件对各树种CBF基因进行聚类分析。结果表明,杏扁PaCBF1基因ENc值和CAI值分别为54.053、0.163;编码区G+C含量高于A+T含量,并且偏向于G/C结尾的密码子;其他树种CBF基因也偏向于G/C结尾的密码子。聚类分析表明,杏扁与梅的密码子使用偏性的相似性较高。密码子使用频率比较分析,发现杏扁PaCBF1基因密码子使用频率与酵母、大肠杆菌、烟草、拟南芥基因组密码子之间存在一定的差异。因此,要使杏扁PaCBF1基因在4种模式生物中高效表达,需将杏扁PaCBF1基因改造成宿主基因组偏爱的密码子。此研究为PaCBF1基因选择适合的受体提供了依据,同时也为进一步研究杏扁PaCBF1基因的表达、功能以及对非生物逆境的抵抗机制提供理论依据。     

湖北山楂叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究湖北山楂叶绿体基因组密码子的偏好性及偏好性的成因,本研究以湖北山楂叶绿体基因组中的53条CDS为研究对象,具体使用了Codon W 1.4.2和在线软件CUSP进行ENC-plot、PR2-plot和中性绘图等进行分析。结果表明,湖北山楂叶绿体基因组中密码子GC含量为GC₁(46.99%)>GC₂(39.45%)>GC₃(28.37%),有效密码子数(ENC)值大于45的有40个。相对同义密码子使用度(RSCU)分析结果表明,有32个密码子的RSCU>1,其中以A和U结尾的有29个,说明湖北山楂叶绿体基因组A/U使用的频率较高。中性绘图分析发现,GC₃与GC₁、GC₂的相关性不显著,说明密码子偏好性的成因主要是受选择因素的影响。通过中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析得到主要结论：选择作为主要因素影响着湖北山楂叶绿体基因组密码子的偏好性。此外,通过构建的高低基因表达库最终确定12个最优密码子：UAG、UUC、GU...     

荨麻叶绿体基因组密码子偏好性分析

以荨麻(Urtica fissa L.)叶绿体基因组为研究对象,筛选出56条CDS序列,通过中性绘图分析、ENC绘图分析和PR 2绘图分析,探究其密码子的使用模式.结果表明,荨麻叶绿体基因组中密码子第3位偏好以A/T碱基结尾,密码子使用模式主要受自然选择的影响,最优密码子分析中确定GCT、CGT等15个最优密码子,且大...     

芝麻叶绿体基因组的密码子使用偏性及其影响因素

通过分析芝麻叶绿体基因组密码子的使用偏性,阐明其密码子的使用偏性特征,并探讨其影响因素。以芝麻叶绿体基因组的50个蛋白编码序列为研究对象,利用CodonW等软件对其密码子使用模式及影响因素进行了分析。结果发现,芝麻叶绿体基因的GC含量平均为38.48%,密码子3个位置的GC含量平均值分别为47.22%、39.88%和28.33%(即GC₁>GC₂>GC₃);GC₁和GC₂相关性显著,但它们与GC₃相关性都不显著;ENC值的范围为36.59～57.73,平均值为47.20,都高于35;密码子使用偏性受多种因素的影响,其中自然选择是主要影响因素;对应性分析发现,前4个轴为主要影响因素,总共代表了近70%的变异来源,但不同轴与密码子其他相关指标的相关性并不相同;通过高频密码子和最优密码子分析,共获得了32个高频密码子,16个最优密码子,这些密码子第3位碱基也都偏向于使用A或T (U)。本研究表明芝麻叶绿体基因组的密码子使用偏性较弱,其主要受到自然选择...     

‘玉铃铛’枣叶绿体基因组特征及密码子偏性

为探究‘玉铃铛’枣叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究利用Illumina NovaSeq平台进行测序并组装,获得其叶绿体全基因组序列;利用CodonW 1.4.2、CUSP、SPSS、MISA v1.0等软件分析其密码子偏好性。结果表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组大小为161 720 bp,注释共得到131个基因,包括86个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因;密码子的第三位的GC含量为28.82%,有效密码子数范围为33.72～59.39,RSCU>1的密码子30个,高表达优越密码子27个,对比得到最优密码子9个,且均已A/U结尾;密码子偏性分析均表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组使用密码子的偏性受选择影响更大。本研究对叶绿体基因组密码子优化和鼠李科系统进化的相关研究提供重要参考。