7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。     

睡莲5个亚属花、叶、块茎和基因组大小比较

比较睡莲属各亚属之间花、叶、块茎和基因组大小,探讨各特征的异同,可为睡莲研究提供参考依据。通过观察睡莲属各亚属花、叶、块茎外部形态特征指标,用流式细胞仪法比较基因组大小。结果表明,睡莲属各亚属之间叶与花外部特征差异明显,块茎分株方式不同,5个亚属的5个原种之间基因组大小差异显著。研究结果可以为睡莲属植物分类鉴别和繁殖方式提供参考。     

睡莲及其栽培技术

睡莲（Nymphaea tetragona）是睡莲属植物的泛称，又名水浮莲、子午莲，为睡莲科莲属多年生大型水生草本植物。叶圆形，叶面浓绿色，叶被紫红色，花单朵顶生，浮于水面，花重瓣，有白、红、黄等颜色。花期7～10月，昼开夜合。全世界睡莲属植物有40～50种，中国有5种。按其生态学特征，     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物,密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件,分析基因组编码区密码子的使用特征,对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组,系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征,并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明,29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同,均以A/U结尾,自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外,基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树,分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者,而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类,该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物，密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件，分析基因组编码区密码子的使用特征，对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组，系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征，并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明，29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同，均以A/U结尾，自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外，基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树，分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者，而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类，该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。     

3种榕属叶绿体基因组密码子偏好性分析

为更好了解黄葛榕、榕树和异叶榕叶绿体基因组密码子的使用模式，利用Codon W、CUSP、EXCEL等软件对其叶绿体编码基因的密码子使用偏好性进行系统分析。结果表明，3种榕属植物的第3位碱基以A/T为主且GC3的含量远低于GC1和GC2；并且大部分的ENC值都在40以上，说明3种榕属植物的密码子偏好性较弱；中性绘图、ENC-plot和PR2-plot绘图分析表明，3种榕属植物的密码子偏好性不仅受选择的影响，还受突变等多重因素的影响；此外，还确定了3种榕属植物的最优密码子，且都以A/U结尾。该研究结果可为榕属植物叶绿体基因组后续的外源基因改良奠定基础。     

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。     

桦木科叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育分析

为分析桦木科叶绿体基因组编码区密码子的使用特征，利用CodonW1.4.2、Origin、SPSS25.0、 MEGA7.0软件和在线程序CUSP对50种桦木科植物叶绿体基因组密码子的偏好性及物种间的系统发育进行分析。结果表明，桦木科叶绿体基因组密码子适应指数（codon adaptation index,CAI）在0.163～0.166之间，平均0.165，有效密码子数（effective number of codon,ENC）范围在49.29～50.46之间，平均49.78，密码子偏好性弱。密码子不同位置的GC含量表现为GC1(45.4%)>GC2(37.4%)>GC3(29.7%)，表明桦木科叶绿体密码子偏好于使用A/U结尾。ENC与密码子GC2、GC3及平均GC含量呈极显著正相关（P<0.01）。中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明，自然选择是桦木科叶绿体基因组密码子偏好性的主要影响因素。桦木科叶绿体基因组共有15个最优密码子，分别为CUC、CUG、AUC、GUC、GUG、GGG、UGC、CCA、ACG、GCC、CGA、CGG、CAG、GAG...     

紫薇属植物叶绿体基因组研究进展

紫薇属植物在全世界约有 60 种,已培育出 500 多个品种。紫薇属植物是优良的园林观赏植物, 除花色艳丽夺目外,还有净化空气的特性,在园林和园艺应用中具有重要价值。目前,由于紫薇属植物频繁的 种间杂交和基因渐渗,形态分类系统已不能满足紫薇属植物的遗传多样性研究。随着现代生物技术发展,基于 叶绿体基因组的研究在物种亲缘关系研究中表现出明显优势,从叶绿体基因组中发掘的 DNA 片段及简单重复序 列常用作植物分子标记,便于植物的鉴定与分类。迄今已完成 22 种紫薇属植物叶绿体基因组的全序列测定, 利用贝叶斯法分析了 22 种紫薇属植物的系统发育关系,得出 22 种紫薇属植物为单系群;并归纳得出紫薇属 叶绿体基因组大小约为 150 kbp,最大的 Lagerstroemia venusta 长度为 152 521 bp,最小的 L. guilinensis 长度为 151 968 bp,其中 LSC 区长度为 83~84 kbp,SSC 区长度约 16 kbp,IR 区约 25 kbp,叶绿体基因组中 GC 含量为 37.6%~37.7%。综述了紫薇属植物叶绿体基因组的结构及其在 DNA 条形码、简单重复序列与系统发育中的应用, 旨在了解紫薇属植物叶绿体全基因组的研究现状,提高对紫薇属在园林应用中的评价认识,为该属基于叶绿体 基因组的种质资源鉴定、遗传和系统发育等方面深入研究奠定基础,为培育更多应用于园林观光的紫薇属植物 提供数据支撑。     

海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为明确海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性及影响因素,以海甜菜线粒体基因组136条蛋白编码序列(CDS)和叶绿体基因组52条蛋白编码序列为数据源,利用Codon W和CUSP软件,结合密码子使用的中性绘图分析、有效密码子数分析(ENC-plot)、偏倚性分析(PR2-plot),探究海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用的偏好性,并明确最优密码子。结果显示：海甜菜线粒体和叶绿体基因组中所有密码子的平均G+C碱基含量分别为43.42%和37.92%;密码子第3位碱基多为A或U。线粒体和叶绿体基因组有效密码子数(ENC)分别为36.44～61.00和35.00～52.01,平均值为52.23和46.10。自然选择是影响海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要原因;GCU、AGG、GCU、CGA等27个密码子可视为最优密码子。本研究结果为海甜菜线粒体和叶绿体基因组的研究和遗传多样性分析提供了参考依据。     

黄丹木姜子叶绿体基因组特征分析

【目的】分析黄丹木姜子（Litsea elongata）叶绿体基因组特征,为木姜子属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供理论参考。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对黄丹木姜子叶绿体基因组进行测序,利用GeSeq在线工具对叶绿体基因组进行注释,并利用REPuter、MISA、CodonW和IQ-TREE等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子使用偏性和系统发育进行分析。【结果】黄丹木姜子叶绿体基因组全长为154028 bp,具有典型的四分结构,编码126个基因,其中蛋白编码基因82个,rRNA基因 8个,tRNA基因 36个。叶绿体基因组的注释基因中,有9个基因含1个内含子,有3个基因含有2个内含子,其余基因均不含内含子;44个基因编码蛋白参与光合作用信号途径,21个基因编码蛋白构成了核糖体大小亚基。黄丹木姜子叶绿体基因组含有32对长序列重复和90个SSR位点,其中,正向重复和回文重复最多,均为12对,反向重复和互补重复分别为6和2对;95.56%的SSR位点位于单拷贝区［大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）］,仅4.44%的SSR位点位于反向重复区（IR）。黄丹木姜子叶绿体蛋白编码基因GC含量为39.14%,GC3s为27.95%,平均有效密码子数（ENC）为49.04,说明其密码子偏性弱;相对同义密码子使用度（RSCU）大于1.00的密码子31个,其中13个以A结尾,16个以U（T）结尾。系统发育进化树分析结果显示,木姜子属的14个物种聚为两组,其中黄丹木姜子和10种木姜子属植物聚在一个组,与日本木姜子的亲缘关系最近。【结论】黄丹木姜子叶绿体基因组结构保守,偏好A或U（T）结尾的密码子,鉴定的SSR位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

楸树叶绿体基因组密码子偏性分析

【目的】分析楸树叶绿体基因组密码子使用偏性,为楸树乃至梓属植物叶绿体基因组学、物种进化特征及遗传多样性分析等研究提供理论依据。【方法】利用Codon W 1.4.2及EMBOSS expiorer的cusp和chips软件对51个楸树叶绿体基因的编码区（CDS）序列进行密码子相关参数、中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等分析,并通过构建高、低表达偏性基因库,以ENC值和RSCU值为参考标准,最终筛选最优密码子。【结果】51个基因密码子的平均GC_all含量为38.48%,密码子不同位置GC含量为:GC₁（47.03%）>GC₂（39.93%）>GC₃（28.09%）,说明第3位的GC并非均匀分布;ENC为34.93~56.50,平均为46.87。GC₂与GC₁呈极显著正相关（P<0.01）,而GC₃与GC₁和GC₂无显著正相关（P>0.05）;ENC与GC_all、GC₁、GC₃和N均呈显著正相关（P<0.05,下同）;密码子数（N）与GC3和ENC呈显著正相关。RSCU>1的密码子共有30个,其中,以A或U结尾的密码子有29个。中性绘图分析结果显示,GC₃与GC₁₂相关系数为0.0188,二者无显著相关性,回归系数为0.143。ENC-plot分析结果显示,大部分基因偏离了ENC预期标准曲线,少数分布在预期曲线附近;有7个密码子分布在GC₃含量-0.05~0.15区间,其余区间共有44个密码子,而这44个基因离ENC标准曲线较远。PR2-plot分析结果显示,落在中线上的基因较少,平面图右下方的基因分布较多,表明在各碱基使用频率方面存在偏性,即T>A,G>C。各碱基使用频率存在偏性（T>A,G>C）,说明基因组密码子的偏性更多受选择效应的影响。最终筛选出7个为最优密码子UUU、CUU、CCU、AAA、GAU、CGA和GGU。【结论】楸树叶绿体基因组密码子偏性较弱,偏好使用A或U结尾的密码子,主要受选择压力的影响,受突变等其他因素影响较小。     

云南蓝果树叶绿体基因组密码子偏好性分析

以云南蓝果树叶绿体基因组为研究对象，采用Codon W 1.4.2等软件，通过分析云南蓝果树叶绿体基因组52个基因密码子的偏好性，探究影响密码子使用偏性形成的主要因素。结果表明:1) Codon W和CUSP软件分析显示密码子第3位碱基GC含量为28.40%，ENC值>45的基因有39个，说明密码子偏好以AT结尾，且存在较弱偏性。2)中性绘图分析显示，GC₁₂与GC₃的相关系数为0.161 2，相关性不显著，说明密码子第1、第2位与第3位碱基组成存在显著差异。3) ENC绘图结合ENC比值频率表显示，大部分基因距离标准曲线较远，说明密码子偏好性主要受选择的影响。4) PR2-plot分析显示密码子第3位碱基使用频率方面，T>A，G>C，说明密码子偏好性受多重因素影响。5) 确定UUG、UCA、GCU、AAU、GAU和GGA为最优密码子。综上所述，云南蓝果树叶绿体基因组密码子的使用主要受选择的影响，受其他如突变等因素的影响较弱。     

药用真菌茯苓基因组密码子使用偏性分析

为了解药用真菌茯苓基因组密码子使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特性的因素,以茯苓核基因组和线粒体基因组数据为研究对象,利用CodonW、Mega X和EMBOSS等软件对基因密码子使用偏性进行分析,根据中性绘图、奇偶偏性绘图、ENC-plot和对应性分析推测茯苓基因组密码子偏性形成的影响因素.茯苓核基因平均GC含量...     

老班瑶药牛耳风叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好性分析

为探究老班瑶药牛耳风叶绿体基因组的结构特征、系统进化以及密码子偏好性,以瑶药牛耳风为研究材料,对其叶绿体基因组进行测序和组装。结果表明,牛耳风叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区以及1对反向重复区组成,全长189 920 bp,包含118个基因,其中99个编码蛋白质的基因,11个tRNA基因,8个核糖体rRNA基因;共检测到71个简单序列重复（simple sequence repeat, SSR）位点。系统进化分析表明牛耳风与番荔枝属的刺果番荔枝（Annona muricata）亲缘关系最近。密码子偏好性分析表明,牛耳风的密码子偏好性较弱,且密码子偏好性主要受选择因素的影响,最终选出11个最优密码子,其中10个以A/U结尾,为瑶药牛耳风的系统进化研究等提供科学依据。     

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。     

豆科植物IPI基因密码子偏好性

异戊烯基焦磷酸异构酶（isopentenyl diphosphate isomerases,IPI）作为2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP）和甲羟戊酸（mevalonate,MVA）途径的关键酶,参与植物萜类化合物的生物合成。豆科植物含多种萜类物质,研究豆科植物IPI基因密码子偏好性对促进豆科植物IPI基因表达、增加萜类物质产率具有重要意义。运用Codon W、EMBOSS等程序分析32个IPI基因的碱基组成、相对密码子使用度（RSCU）、有效密码子数（ENc）、密码子适应指数（CAI）等参数,并结合ENC-GC3s与PR2-plot方法确定豆科植物IPI基因的密码子偏好性。结果表明,豆科植物IPI基因偏好性较强（RSCU>1）的密码子有7个,最优密码子是GGU,第3位碱基的GC含量（GC3s）[落花生2 (Arachis hypogaea 2)除外]与同义密码子GC含量（GC）<0.5,密码子偏好以A/U结尾。ENc为46.69~55.00,CAI为0.23~0.27,IPI基因表达水平偏低。ENc-GC3s与PR2-plot分析结果表明,自然选择是形成豆科植物IPI基因密码子偏好性的主要原因。相较于RSCU聚类树,基于编码序列的系统进化树更能反映物种真实的系统发育关系。大肠埃希菌、烟草与拟南芥可以作为豆科植物IPI基因外源表达的宿主,研究结果将为开展IPI基因的密码子改造与遗传工程操作奠定基础。