8种植物类甜蛋白家族基因进化及密码子特征分析

类甜蛋白(thaumatin-like proteins, TLP)被归为病程相关蛋白第5家族，在植物防御和生长发育过程中发挥作用。使用Mega X、CodonW及EMBOSS网站在线软件，分析8种植物(莱茵衣藻、小立碗藓、拟南芥、水稻、谷子、高粱、小麦、玉米)类甜蛋白家族进化和密码子使用偏性。结果表明，植物类甜蛋白主要归为10个聚类组，其中聚类组Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ中的TLP数目相对较多；5种禾本科作物TLP家族基因主要以G和C作为第3位密码子，密码子具有较强的偏好性，多数类甜蛋白基因ENC值较小，GC3s值分布较集中；8个最优密码子第3位均为G或C结尾，禾本科植物类甜蛋白家族基因密码子偏好G/C结尾。本研究分析了8种植物中类甜蛋白家族基因的进化特征及密码子使用偏性，为该家族基因的分子进化以及转基因应用提供了理论依据。     

大豆GmRAV基因的密码子偏好性分析

运用CUSP和CodonW程序分析大豆GmRAV基因的密码子偏好性,并与其他11种植物的RAV基因密码子偏好性进行比较,以期为该基因在作物遗传改良中选择合适的受体植物提供参考.结果表明,大豆GmRAV基因偏好于以C或G结尾的密码子,基于RAV基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,大豆等共9种双子叶植物聚为一类,玉米、高粱和水稻这3种单子叶植物聚为一类,预示大豆GmRAV基因更适合导入双子叶植物     

拟南芥及水稻转录因子MADS密码子的偏好性比较

大多数与花发育相关的功能基因属于MADS基因家族.应用CodonW的因子分析表明,拟南芥MADS转录因子家族偏好使用A、U结尾的密码子,而水稻MADS转录因子家族偏好使用G、C结尾的密码子.同时通过氨基酸序列的多重比对,表明密码子偏好性与氨基酸序列及二级结构之间存在关联,证实了不同的密码子编码的氨基酸位于蛋白质二级结构的特定位置.     

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。     

圆臀大黾蝽线粒体基因组密码子偏好性与COI基因适应性进化研究

利用CodonW、MEGA、EasyCodeML、CAIcal等软件及在线程序分析密码子偏好性相关参数(GC含量、ENC值、CAI值和CBI值),以明确圆臀大黾蝽线粒体蛋白编码基因的密码子使用偏好性和COI基因的适应性进化。通过中性绘图和ENC-plot分析了密码子偏好性的形成原因,采用位点模型研究COI基因的选择压力。结果表明,多数最优密码子以U结尾,RSCU值较高的密码子大部分都以A/U结尾;中性绘图和ENC-plot分析表明密码子偏好性主要受选择压力的影响;选择压力分析表明COI基因受到较强的纯化选择的作用,没有发现正选择位点。     

茶树CsNRT1.1基因密码子使用特性分析

运用CUSP、Condow等程序对茶树CsNRT1.1基因、茶树基因组及不同物种NRT1.1基因进行密码子使用特性分析,并比较了CsNRT1.1基因与不同模式物种密码子使用偏好性差异。结果显示,茶树CsNRT1.1基因编码区偏好使用A/U,密码子结尾偏好使用G/C,RSCU值1的偏好性密码子有26个,其中偏好性较强的只有AGG(RSCU2),并偏好以G/C结尾;CsNRT1.1基因和茶树基因组中密码子偏好性存在差异,共计25个密码子使用偏好性存在明显差异,5个氨基酸密码子偏好性完全一致;CsNRT1.1等少数NRT1.1基因的ENc值较高,CAI、CBI值较低,说明其密码子使用偏好性较低,同时基因表达水平可能较低;CsNRT1.1基因与双子叶植物拟南芥、烟草及酵母菌密码子偏好性差异较小;对NRT1.1基因基于编码基因序列(CDS)组成和基于密码子偏性的聚类分析结果存在一定差异,但在一定程度上都能反映物种间的亲缘关系。     

蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解蒜头果叶绿体基因组密码子的使用偏性,利用Codon W 1.4.2和CUSP软件对蒜头果叶绿体基因组中33个基因的密码子进行中性绘图,应用ENC-plot、PR2-plot绘图分析并确定了其最优密码子。结果表明:蒜头果叶绿体基因组密码子的第3位碱基GC含量为28.43%,远低于第1位(47.74%)和第2位(41.05%),RSCU值大于1的密码子有30个,其中12个以A结尾,16个以U结尾,说明蒜头果叶绿体基因组的编码基因偏好以A和U结尾。GC12和GC3的相关系数为0.164 6,相关性不显著,回归系数为0.000 4;有效密码子数(ENC)范围为40.39～54.86,大于45的有25个,ENC比值主要分布在-0.05～0.05之外。蒜头果叶绿体基因组中的大部分基因分布在PR2平面图的下半部或右下半部,说明蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性更多地受选择的影响,同时亦受其他因素的影响。蒜头果叶绿体基因组的最优密码子确定为UUU、UUA、GUA等18个。     

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.     

不同植物CHI基因密码子使用特性及其影响因素分析

查耳酮异构酶(CHI)是类黄酮生物合成早期阶段的一个关键酶,在种皮发育和颜色形成过程中具有重要的调控作用,利用生物信息学软件分析22种植物CHI基因的密码子使用偏好性特点及其影响因素。结果表明:单子叶植物CHI基因偏好以碱基G/C结尾,而双子叶植物对碱基G/C和A/U结尾的偏好程度相似,双子叶植物具有较高的ENC值和较低的Fop值,表明双子叶植物CHI基因具有较弱的密码子偏好性; RSCU值聚类分析显示,AGG、AGA可能为植物CHI基因最优密码子;影响因素分析表明,不同植物CHI基因密码子不同位置的碱基组成差异程度较大,其偏好性主要受自然选择作用中的碱基组成(GC3s、GC12)影响较大,氨基酸平均亲水性(Gravy)对密码子使用偏好也有一定的影响;系统进化显示,大部分亲缘关系较近的物种密码子使用偏性也较相似,但某些传统分类上相似的物种存在一定的差异。     

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。     

向日葵全基因组NBS抗病基因密码子使用偏好性分析

为分析了解向日葵(Helianthus annuus L.)核苷酸结合位点(nucleotide binding site,简称NBS)型抗病基因编码时各密码子的使用情况,以向日葵全基因组NBS型抗病基因的255条基因序列为来源,利用CodonW软件对每个基因序列进行密码子统计分析.结果表明,向日葵NBS型抗病基因使用A/T(U)结尾的密码子占比大于G/C结尾的密码子,且有效密码子数(effective number of codon,简称ENC)平均值为51.40,整体偏好性较弱,但第3位碱基偏好使用以A/T(U)结尾的密码子.从同义密码子相对使用频率(relative synonymous codonw usage,简称RSCU)分析得到第3位为A、T结尾的密码子占密码子总数(RSCU>1)的比例最高.ENC-GC3s分布图表明,碱基突变是影响密码子偏好性的关键因素.同时相关性分析结果还表明,ENC与A3s、T3s呈极显著负相关关系,多种不同分析都印证了向日葵NBS型抗病基因序列偏好于以A/T(U)结尾的密码子.分析向日葵NBS型抗病基因密码子偏好性,通过优化密码子来提高NBS抗病基因在向日葵中的表达,可为向日葵分子改造和抗病育种提供理论依据.     

2种果蝇(Drosophila melanogaster与D.sechellia)线粒体及NADH dehydrogenase subunit基因的密码子偏好性分析

[目的]分析2种果蝇(Drosophila melanogaster与D.sechellia)线粒体基因组及NADH dehydrogenase subunit基因的密码子偏好性。[方法]利用Codon W1.4计算密码子偏好性参数的相关参数。[结果]2种果蝇线粒体中蛋白编码基因的AT含量比GC含量更高。D.sechellia的线粒体基因组的密码子偏好性比黑腹果蝇D.melanogastera的线粒体基因组的密码子偏好性略强。2种果蝇线粒体基因组中各蛋白编码基因CDs中,RSCU值大于1的密码子都是以A或U结尾,而并不以C或G结尾。2种果蝇线粒体基因组及NADH dehydrogenase subunit基因簇基因的密码子偏好性都可能受到突变压力影响。D.melanogaster线粒体基因组中不存在密码子CGC。NADH dehydrogenase subunit 3基因的密码子偏好性可能比其他NADH dehydrogenase subunit基因更高。此外,尽管大部分NADH dehydrogenase subunit基因偏爱使用A或U结尾的密码子,但是在NADH dehydrogenase subunit 6基因中,有2个AU结尾的密码子(AGA、GCA)的RSCU也为0。[结论]该研究结果为2种果蝇线粒体的进化研究提供了新观点。     

10种植物PSY基因密码子使用偏好性分析

选取10种植物PSY基因的CDS编码区序列,通过计算序列的碱基组成、有效密码子数(ENC)、同义密码子相对使用度(RSCU)等相关参数,并对这些序列进行ENC绘图与奇偶性分析,揭示10种植物对PSY基因密码子的使用偏好性。结果表明10种植物对于PSY基因密码子使用优先选择含有A和U末端密码子。ENC图显示除突变影响PSY基因密码子使用偏好性以外,还存在其他因素的影响。通过对RSCU值聚类分析发现,10种植物中含有UUG、AGA、AGG、GGA、GAU、ACA、GUU、CCU、GCU、UCU、UCA的密码子为最优密码子(RSCU值1.6)。DANMAN结果显示GAAGATGC是10种植物所含有的最长的保守区域。以辣椒PSY基因为例,预测得到大肠杆菌和酿酒酵母是最合适的辣椒PSY基因的宿主。     

镰翅羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】分析镰翅羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性,并探讨影响密码子偏好性形成的主要因素。【方法】从镰翅羊耳蒜叶绿体基因组中筛选出47条编码序列,通过CodonW和CUSP软件计算不同基因的GC含量,分析密码子使用模式。【结果】GC3含量为27.99%,低于GC1(47.00%)和GC2(39.41%); ENC取值范围为40.85～56.80,平均值为47.27;ENC与GC1、GC2之间均无显著相关,与GC3呈极显著正相关;GC12与GC3的相关性不显著,相关系数为0.05;47%基因的ENC比值频数分布在-0.05～0.05区间,53%基因的ENC比值频数分布在-0.05～0.05区间之外;碱基的使用频率为AT、GC;17个密码子被确定为最优密码子。【结论】镰翅羊耳蒜叶绿体基因组密码子对A或T碱基结尾有偏好性;密码子偏好性较弱;密码子偏好性主要受选择和突变作用共同影响,同时还受其他因素影响,是多因素综合影响的结果。     

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。     

美国红梣叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了提高基因的表达效率,利用叶绿体基因工程提高美国红梣的重要特性,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP分析了美国红梣叶绿体基因组中的52条基因编码序列密码子偏好性。结果表明,美国红梣叶绿体基因组密码子的GC含量依次为GC_1(45.23%)GC_2(39.23%)GC_3(26.19%);有效密码子数(ENC)范围为37.55～55.28,其中ENC值45的有34个;RSCU1的密码子有29个,其中14个以U结尾、12个以A结尾,表明其偏好以A、U结尾,且偏倚很弱。中性点图分析表明,GC_(12)与GC_3的相关系数为0.321 7,回归系数为-0.538 5,相关性不显著;美国红梣叶绿体基因组的GC含量是高度保守的,密码子偏好主要受环境选择的影响;17个密码子被确定最优密码子。本研究为美国红梣叶绿体遗传工程和遗传多样性分析提供了科学依据。     

基于全基因组的毛竹同义密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性是物种在遗传信息传递过程中的一个重要特点,分析物种的密码子使用偏好性对于了解该物种遗传信息的传递规律具有重要意义。应用Codon W软件对毛竹Phyllostachys edulis基因组中的26 103个蛋白质编码基因序列进行了分析,计算了位于密码子3个位置的G+C含量、有效密码子数、同义密码子的使用频率等,确定了毛竹的最优密码子。结果显示:毛竹密码子第1位和第3位的G+C含量明显高于第2位,表现出对以G或C碱基开头和结尾的密码子发生强烈偏向使用,且确定的26种最优密码子均以G/C碱基结尾。与模式动植物酵母Saccharomys cerevisiae,大肠埃希菌Escherichia coli,果蝇Drosophila melanogaster,拟南芥Arabidopsis thaliana,烟草Nicotiana tabacum,水稻Oryza sativa,玉米Zea mays,小麦Triticum aestivum等8个代表性物种进行比较,结果显示:毛竹密码子偏好性与模式动植物存在不同程度的差异,与大肠埃希菌、酵母、果蝇、拟南芥、烟草和玉米的差异较大,差异分别为8个、11个、6个、7个、6个和6个,而与小麦的差异较小(1个),与水稻完全一致。密码子偏好性差异大小在一定程度上反映物种间的进化关系。     

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、UC...     

小粒咖啡铁皮卡叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解铁皮卡叶绿体基因组密码子的使用特征及其成因,以筛选的52条蛋白编码序列为研究对象,利用CodonW和CUSP在线软件对其密码子使用特征进行系统分析。结果表明,基因组各位置的GC含量GC₁、GC₂、GC₃分别为47.47%、39.52%、27.92%,30个高频密码子中,以U结尾占比53.33%,以A结尾占比43.33%,以G结尾占比3.33%,说明铁皮卡叶绿体基因偏好使用NNA 和NNU 型密码子,尤其偏好使用NNU型密码子。有效密码子数（ENC）、密码子适应指数（CAI）、最优密码子频率（Fop）分别为46.85、0.167、0.352,均揭示该基因组的密码子偏性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot以及对应分析揭示密码子的偏好性受到选择及其他因素共同作用,最终确定了AUU、GUU和UCU等20个最优密码子。表明铁皮卡叶绿体基因组密码子的偏性较弱,偏好AU结尾的密码子。密码子的使用偏好性受到突变及选择等多种作用共同影响。     

植物逆境相关基因密码子的偏好性分析

运用CodonW1.4.2和SPSS16.0软件对来源于不同植物的17个逆境相关基因的密码子特性进行了分析。结果显示:除CarPRP1基因的ENC值小于40外,其余基因ENC值均介于40~61之间;除CarPRP1基因的GC含量较高外,其余基因的GC含量均在0.35~0.45之间;除CarNAC5基因之外,其他基因密码子第三位碱基的A和T含量远高于C和G含量。这表明:所选逆境相关基因偏爱以A或T结尾的密码子;而且密码子的偏好性与GC含量有关,GC含量越高的基因则密码子使用偏好性越高。聚类分析结果表明:除CarPRP1基因之外,NAC基因家族、CarEP1基因、NHX同源基因、P5CS同源基因、DREB基因相互之间的距离系数相对较小。