茶树密码子使用偏性分析方法及其研究进展

茶是含有多种生物活性物质而具有抑菌、抗病毒、防癌抗癌等多种保健功效的健康饮品。近年来由于传统茶树育种与繁殖技术自身的局限性以及消费者对茶叶产品品质需求的日益提高,许多用传统茶叶技术无法解决的问题需要用到现代茶树生物技术去解决。其中,探究茶树基因密码子使用偏性对指导后续茶树研究工作,如茶树遗传转化所需的高效异源表达系统的选择及对目的基因加以修饰后提高在茶树上的转化效率有重要意义。本综述对衡量密码子使用偏性的绘图分析方法及常用参数进行介绍并概述了在茶树相关基因密码子使用偏性上的研究进展,提出茶树相关基因密码子使用偏性研究可多样化使用不同的衡量参数和分析方法以得到更加全面客观的研究结果,以及了解茶树基因密码子使用偏性以提高茶树原位转化效率将成为的新的研究方向。     

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...     

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...     

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。     

滇重楼叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为探究滇重楼叶绿体基因组功能、结构及密码子使用偏好性,本研究对滇重楼叶绿体基因组进行测序、组装,并对其结构、基因功能、密码子偏好性、影响因素、最优密码子进行分析.结果 显示,滇重楼叶绿体基因组具有典型的四分体结构,全长164130bp,平均GC含量为37.00％,LSC、IRs和SSC长度分别为84363、33433和12901 bp;注释得到133个功能基因,其中包括87个蛋白质编码基因,8个核糖体rRNA基因和38个tRNA基因.密码子偏好性分析结果显示,滇重楼叶绿体基因组密码子使用模式主要受到自然选择因素的影响,最优密码子多以A或U碱基结尾.本研究为进一步探讨滇重楼异源表达及基因功能提供了一定参考,也为在分子水平上研究重楼属植物的系统进化提供了相应的理论基础.     

细基江蓠线粒体基因组密码子偏好性分析

以细基江蓠为研究对象,选取其线粒体基因组序列中以AUG为起始密码子且长度大于300 bp的22条非重复序列来进行密码子偏好性分析。结果表明：密码子第3位的平均GC含量为14.60%;ENC的分布范围为28.48～43.36,平均值为36.51;RSCU值>1的密码子共有29个,且密码子全部是以A或U结尾。中性绘图分析显示,GC₁₂与GC₃之间的相关系数为0.297,相关性未达到显著水平;ENC-plot分析发现,大部分基因位于标准曲线的附近;PR2-plot绘图分析显示,密码子第3位碱基含量T>A、G>C;对应性分析表明,第1、第2、第3、第4向量轴的贡献率分别为23.96%、11.15%、9.95%和6.38%,第1向量轴与GC、CAI、ENC、GC_3s均无显著相关,最终把AUA、CUU、CCA、ACU、GCU、GAA、UGA、CGA、AGU和AGA 10个密码子确定为最优密码子。研究结果为今后优化细基江蓠线粒体基因组密码子,提高表达效率和改良细基江蓠目标性状提供理论基础。     

桃基因密码子使用模式及其偏好性分析

为深入研究桃密码子使用特征,本研究基于桃(Prunus persica)基因组26873个注释基因编码序列的GC含量特征、有效密码子数(ENC)和同义密码子相对使用频率(RSCU)等参数的计算,统计分析了桃基因组密码子的偏好性及其密码子使用模式。分析结果表明桃密码子使用具有偏好性,61个密码子中存在4个密码子TCA,ACA,GCA,GAA为桃最优密码子,它们均以A结尾。进一步统计桃与其它9种近缘蔷薇科植物的密码子使用频率,发现近缘种属的密码子使用规律具有一定相似性。研究同时发现桃基因组tRNA基因拷贝数与氨基酸及特定密码子的出现频率呈正相关。这些结果揭示了桃基因组密码子的使用模式,为相关密码子使用机制研究及基因工程改良提供了重要的参考。     

基于采后转录组的香菇密码子偏好性分析

以香菇基因组数据为基础,对其细胞核基因组的密码子偏好性及偏好性形成因素进行分析。香菇细胞核编码基因的GC含量为48.66%,同义密码子第3位中碱基T（T3s）的出现频率最高（36.07%）,同时高表达基因的GC、GC3以及GC3s含量均显著高于基因组水平;相关性分析结果显示基因表达与序列C3s含量、GC3、GC3s、GC含量、C含量以及CAI呈显著正相关;香菇基因组编码序列中共29个高频密码子,结合转录组筛选高表达和低表达基因的基础上鉴定出16个最优密码子;偏好性形成影响因素分析表明,香菇基因组密码子偏好性形成受中性突变和选择压力影响。本研究可以为采后香菇关键基因功能解析,开展香菇采后品质劣变机制研究提供参考。     

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。     

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。     

蝴蝶兰叶绿体基因组密码子使用的相关分析

通过对蝴蝶兰叶绿体基因组全序列密码子的研究,利用Codonw软件进行统计分析,得出密码子第三位置GC含量为31.41%,明显低于第一位置和第二位置的GC含量,说明密码子第三位置富含AT。从对应分析中得出其叶绿体密码子偏好性与其基因表达水平密切相关,且受到突变和选择压力的共同影响。将高表达优越密码子分析法和高频密码子分析法相结合,确定了20个蝴蝶兰叶绿体的最优密码子。上述结果对今后兰花的分子系统进化和高表达转基因研究具有重要意义。     

大豆基因组和转录组的核基因密码子使用偏好性分析

研究大豆核基因密码子的使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特点的因素,为运用基因工程技术提高改良大豆提供理论依据。以大豆基因组的46 430个高置信编码基因和2 071条大豆全长转录本序列为数据来源,应用CodonW软件对大豆全基因组密码子组成、同义密码子使用频率和全长转录组编码区密码子使用各项参数的计算和统计分析发现,基因的表达水平与编码区G+C和GC3s含量均呈极显著正相关,且G+C和GC3s含量越高的基因密码子使用偏好性越高,并确定了UCC和GCC为大豆最优密码子。编码区长度分组分析表明,密码子使用偏好性随编码区长度的增加而降低,编码区较长的基因则趋向于随机使用密码子,且在转录组数据范围内,编码区长度介于400~600 bp的基因表达水平最高。大豆叶片和种子中特异表达基因的密码子使用偏好性和基因表达水平较为接近,但种子特异表达基因的G+C和GC3s含量均显著高于叶片特异表达基因,而其芳香族氨基酸含量则极显著低于叶片特异表达基因。     

7种作物叶绿体基因的密码子偏好性及聚类分析

研究作物叶绿体蛋白编码基因的编码特点,对指导农作物的叶绿体基因工程研究设计,促进外源基因在受体作物中的高效、稳定表达具有重要作用。为此,综合运用了多种分析软件,对7种大田作物的叶绿体蛋白编码基因进行分析。结果表明:叶绿体蛋白编码基因的总碱基构成在7种作物中差异不大,都是A含量最高,而G,C的含量较低;但在密码子第3位的碱基构成上却有明显差别,3种双子叶作物偏爱以C,T结尾的密码子,而禾本科的4种作物则偏爱以T,C结尾的密码子;RSCU(同义密码子的相对使用度)值显示出禾本科作物有26个密码子具有偏好性,而双子叶作物有25个密码子具有偏好性,但二者之间有22个相同的偏好性密码子。基于RSCU值的聚类结果显示,植物的密码子偏好性具有种族特征,表明基于叶绿体蛋白编码基因的密码子使用特性的聚类结果可以作为系统发育分析的重要补充。     

水稻和拟南芥NBS-LRR基因家族同义密码子使用偏好的比较

应用软件CodonW,对全基因组进行分析,鉴定出水稻和拟南芥NBS-LRR基因家族的最优密码子分别为25和16种。NBS-LRR基因家族与其全基因组的最优密码子一致,但两个物种间彼此完全不一致,密码子使用上发生偏向的程度也不尽相同。说明NBS-LRR基因家族的密码子使用偏好受物种自身的影响很大。同时,同一物种内基因家族对密码子的     

豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)是参与合成植物苯丙烷类物质的主要酶类之一。研究豆科植物CHS基因密码子的偏好性,对提高豆科植物CHS基因的表达水平具有重要意义。为此,运用CHIPS、CUSP和Codon W程序分析豆科植物CHS基因密码子的偏好性,并用决明CHS基因对分析结果的可信度进行验证。结果表明,在豆科植物CHS基因的密码子中,以A或U结尾的密码子偏好性较强。基于CHS基因RSCU值的聚类结果显示,豆科植物与茄科植物(包括烟草)聚为一类,表明烟草作为研究豆科植物CHS基因功能的模式植物较为合适。通过对决明CHS基因密码子偏好性与大肠杆菌和酵母基因组密码子偏好性的比较,发现两者均存在差异,但酵母的差异低于大肠杆菌,表明酵母表达系统更加适合作为决明CHS基因的外源表达系统。然而,若要使决明CHS基因能够在酵母表达系统中高效表达,仍需对其密码子进行优化。     

植酸酶phyA基因的密码子优化及其在大豆中的表达

植酸是植物源食品中的主要抗营养成分, 降低植酸含量可有效提高大豆的营养利用率。本文根据大豆密码子使用偏好性, 对无花果曲霉植酸酶phyA基因进行密码子优化, 人工合成了适合在大豆中表达的phyA(b)基因。以pCAMBIA3301为骨架, 构建由大豆凝集素基因启动子和信号肽序列调控的植物表达载体pCBPS-phyA(b)。用农杆菌介导法遗传转化吉林35大豆子叶节。PCR检测表明目的基因已初步整合至大豆基因组中; bar试纸条表明所有阳性植株中均能检测到bar基因的蛋白产物; 除草剂叶片涂抹显示野生型的叶片出现黄化或枯萎现象, 而转基因植株叶片表现正常, 具除草剂抗性; 以半定量RT-PCR共筛选到13株转phyA和19株转phyA(b)阳性转基因大豆植株。通过对转基因大豆T3种子中植酸酶活性、无机磷和植酸磷含量等检测, 证明人工基因phyA(b)比phyA在大豆种子中所表达的植酸酶具有更高的活性, 说明密码子优化有利于提高外源基因的表达。     

彩色花椰菜叶绿体全基因组特征分析

使用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台测序组装白色、紫色、橙色、淡绿色4种花椰菜叶绿体全基因组，分析结果显示，花椰菜叶绿体基因组全长为153 364 bp(淡绿色)和153 366 bp(白色、紫色、橙色),由4个区域组成，包括1个88 136～88 138 bp的长单拷贝区(LSC)、1个17 834～17 835 b的短单拷贝区(SSC)以及2个26 196～26 197 bp的反向重复(IRa/IRb),4种花椰菜叶绿体基因组均注释132个基因，包括87个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA。有19个基因在IR区重复；平均总GC含量均为36.36%;共有67种密码子编码24种氨基酸，32个密码子的使用频率(RSCU)大于1.00,偏向于以A或U结尾的同义密码子占90.6%,系统发育分析表明，花椰菜和甘蓝亲缘关系最近，它们与芥菜和欧洲油菜聚为一大类。