杉木等5种针叶树叶绿体密码子偏好性分析

研究植物叶绿体基因的编码特点,对指导叶绿体基因工程的研究和遗传转化设计,提高外源基因在目的物种中的高效表达具有重要作用。本文综合使用多种生物信息学分析工具分析杉木、台湾肖楠、日本柳杉、秃杉,以及台湾杉等5种针叶树的叶绿体蛋白编码基因,得到,叶绿体蛋白编码基因的总碱基的构成在5种针叶树中差异不明显,均以A含量为最高;密码子末位碱基构成亦无明显差别;其RSCU值揭示了这5种针叶树不同的密码子偏好性。     

甘蓝S-位点基因SRK、SLG和SP11/SCR密码子偏好性分析

S位点是芸薹属植物自交不亲和反应的关键位点,控制自交不亲和反应的识别与启动。为明确甘蓝S位点基因SRK和SLG的S域和SP11/SCR编码序列密码子的使用特性,利用Codon W、SPSS软件、Python程序和EMBOSS在线程序分析甘蓝41个SRK、36个SLG和11个SP11/SCR等位基因的偏好性,同时通过中性绘图、ENC-GC3绘图、PR2绘图及多元统计分析探讨基因密码子偏好性形成原因,并利用不同方法对其进行聚类分析。结果表明,甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR基因编码序列富含A/T,密码子偏好以A/T碱基结尾,偏好性较低。自然选择是影响密码子使用模式的主要因素,突变压力为次要因素,还受到二核苷酸丰度的影响。根据RSCU值发现, SRK和SLG基因高表现密码子有4个, SP11/SCR基因有11个。基于RSCU的聚类能够较准确地反应甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR等位基因间的关系,并与基于CDS核酸序列的聚类具有一致性和可靠性。根据密码子使用偏好性和聚类关系发现, SRK的S域和SP11/SCR编码序列在密码子偏好性上可能是协同进化的。这为更好理解甘蓝中密码子的分布机制...     

苦荞叶绿体基因组密码子偏爱性分析

本研究应用Codonw、CHIP、CUSP和SPSS软件对苦荞叶绿体基因组中38条蛋白质编码基因序列进行了偏爱性分析以及多元统计分析,获得了每个基因密码子3个位置的GC含量和ENC值以及所有基因序列的RSCU值,并与大肠杆菌、酵母、拟南芥以及水稻进行了对比分析。结果显示,苦荞叶绿体基因组基因密码子GC3含量明显低于GC2、GC1含量,表现出密码子对AT碱基结尾的偏爱性。中性绘图分析和ENC绘图分析表明苦荞叶绿体基因组的密码子偏爱性主要受选择的影响;通过和4种生物的密码子使用频率比较,发现其与大肠杆菌、水稻的密码子使用模式偏差较大,但与拟南芥、酵母的密码子使用模式相差较小,在此基础上确定了17种最优密码子。本研究分析结果对指导苦荞叶绿体基因进行分子改造,遗传转化,提高外源基因在苦荞的表达效率、新基因预测的准确性等基因工程问题具有一定的意义。     

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。     

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。     

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.     

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。     

香蕉全基因组NBS抗病基因密码子使用偏好性分析

为了解香蕉NBS抗病基因的密码子使用特点,掌握其基因编码规律,以香蕉全基因组NBS基因的74条高置信蛋白编码信息为数据来源,借助Codon W等软件对蛋白质的每个氨基酸编码数据进行了统计分析。结果表明,G+C含量范围为32.8%~45.4%,共鉴定获得了GUC和UAC等8个最优密码子且全部以G或C结尾。中性绘图分析发现,大部分基因分布在对角线及其附近区域,ENC与GC3的关联分析显示大部分基因落在标准曲线附近,这些都表明密码子偏好性受到碱基突变影响较大。密码子各参数相关性分析表明,ENC和G3s、C3s的大小都呈显著负相关,在基因表达密码子使用时,更倾向于选择第三位碱基是G/C的同义密码子。本研究分析了香蕉全基因组NBS基因的密码子偏好性,为通过密码子优化来提高NBS基因在香蕉中的表达,对香蕉进行抗性改良具有十分重要的指导作用。     

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。