竹节参转录组使用密码子偏好性分析

竹节参是我国珍稀濒危中药材,研究其基因密码子使用模式,可为利用基因工程技术实现人参皂苷异源生物合成及竹节参分子育种改良提供理论依据。以竹节参转录组测序结果为数据来源,筛选编码蛋白基因序列(codingsequence,简称CDS)碱基数不小于300 bp的11 199条完整开放阅读框序列作为研究对象,利用Codon和SPSS软件分别统计竹节参基因密码子GC含量、密码子第3位的(C+G)含量(GC3)和密码子第1、第2位(G+C)含量的平均值(GC12)、同义密码子的相对使用度(RSCU)、有效密码子数(ENC)等密码子偏好性指标,通过中性绘图(GC12 vs.GC3)、PR2绘图和ENC-GC3s绘图分析影响竹节参密码子使用模式的因素。结果表明,竹节参基因的平均GC、GC12和GC3s含量分别为44. 67%、46. 97%和39. 80%,其密码子使用模式受到突变和选择等多重因素的影响,确定了31个竹节参最优密码子,除了UUG外,其余最优密码子均以A或T结尾。竹节参密码子使用模式与大肠杆菌和酿酒酵母相比差异较大,选取毕赤酵母作为竹节参基因的异源表达宿主更为合适。     

不同启动子eGFP载体在罗氏沼虾活体内的表达效率比较

为筛选出较强的启动子用于提高外源基因在罗氏沼虾活体细胞中的转化表达效率,本研究构建包含eGFP基因和IE1、hr5-IE1及Sv40启动子的3个表达载体,分别按照10 μg·g^-1标准注射于体重5~7 g的活体罗氏沼虾肌肉内,采集注射活体肌肉的RNA样品检测各个启动子转录eGFP基因的效率。结果表明,在罗氏沼虾体内hr5-IE1启动子对eGFP基因的表达活性最强,其对eGFP外源基因的转录水平是IE1的3倍以上,IE1对于eGFP的转录水平也显著高于SV40的转录启动效率,其中SV40在罗氏沼虾体内的转录启动水平未检测到eGFP基因的转录表达,表明包含节肢动物门跨物种转录调控元件(增强子hr5)的IE1启动子能够在罗氏沼虾体内正常启动下游基因的转录表达及翻译,是罗氏沼虾开展分子功能研究较优的外源基因表达启动调控元件。     

川芎转录组密码子使用偏好性分析

为了解川芎(Ligusticum chuanxiong Hort.)阿魏酸生物合成相关基因的密码子使用偏好性特点,为运用基因工程技术实现阿魏酸的异源生物合成提供理论依据,对川芎转录组中共50 108条Unigenes使用Codon W、Cusp和Chips进行在线分析。结果表明,总GC含量为41.4%,有效密码子占总数的16.17%,最优密码子偏好以A/U结尾,表明川芎转录组Unigenes密码子偏好程度整体水平不高。比较分析了川芎转录组中阿魏酸生物合成相关基因(PAL、C4H、C3H与COMT)与不同模式生物的稀有密码子,表明与大肠杆菌基因组密码子使用频率差值较大的有4个,与酵母、烟草和拟南芥基因组差值较大的均有3个,这预示着川芎阿魏酸生物合成相关基因在酵母、烟草和拟南芥中的表达效率较高。     

鸭肠炎病毒核衣壳蛋白密码子偏爱性分析

为给鸭肠炎病毒（DEV）核衣壳蛋白（NP）基因选择良好的宿主表达系统提供参考依据,本研究运用EM-BOSS软件包CHIPS和CUSP程序对DEVNP基因进行了密码子偏爱性分析。结果显示,DEV NP基因的ENC值为51.180,编码NP蛋白的A、I等氨基酸不同密码子的使用频率存在一定的差异;从与DEV NP基因密码子使用频率比值上看,大肠杆菌22个、酵母18个、鸭12个和人20个密码子存在较大的偏爱性。由此可见,编码DEVNP蛋白密码子出现频率较均一,且酵母等真核生物与其密码子偏爱性较为接近,可作为该基因体外表达宿主的首选。     

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。     

罗氏沼虾转录组免疫相关SNP的挖掘与分析

为了挖掘罗氏沼虾免疫相关单核苷酸多态性(SNP),采用第二代高通量测序技术,对罗氏沼虾的肝胰腺进行转录组深度测序分析。结果发现SNP位点37 589个,其中转换25 188个,颠换12 401个。再对SNP所在的基因进行GO(gene ontology)分类和KOG注释,分别筛选到2 451个有GO注释和2 458个有KOG注释的SNP,并重点对4个重要免疫通路的145个免疫相关基因,筛选出129个SNP位点。相关研究结果将为进一步系统挖掘免疫相关SNP的分子遗传标记奠定基础,为罗氏沼虾疾病防控和选育抗病新品种提供科学参考。     

红蓝光对草莓转录组特异表达基因密码子使用偏好性的影响

草莓转录组中特异表达基因密码子的使用偏好性分析能够为基因异源表达提供参考。为了探究红蓝光处理对草莓转录组特异表达基因密码子使用偏好性的影响,以四川农业大学果树分子生物学实验室前期红蓝光处理后的草莓转录组数据为原始实验数据,以白光处理的草莓转录组数据为原始对照数据,利用perl语言及测序结果中的FPKM值(fragments per kb per million fragments)对转录组数据进行筛选,通过Mobyle在线程序对筛选得到的特异表达基因进行密码子偏好性分析。结果表明:蓝光处理后的特异表达基因有114条,大约是红光处理的2倍;从GC含量结合GC3s含量来看,红光和蓝光处理中的特异表达基因各自均有91%偏好使用以A/T结尾的密码子;最优密码子中,红光特异基因偏好以A/T结尾的最优密码子所占的比例比蓝光特异基因多2.84%;密码子使用频率比较结果发现,酵母表达系统更适合用于2种处理特异表达基因的异源表达实验,拟南芥更适合作为2种处理特异表达基因的转基因受体。     

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。     

文心兰叶绿体基因组密码子使用的相关分析

通过对文心兰叶绿体基因组全序列密码子的研究,利用Mobyle在线软件分析了文心兰叶绿体42个基因密码子的使用模式。结果表明,文心兰叶绿体基因组密码子GC3含量为28.59%,明显低于GC1和GC2含量,说明密码子第3位富含AT。GC1与GC2极显著相关(r=0.572**),GC3与GC1(r=-0.051)和GC2(r=-0.08)均未达到显著水平。对应性分析表明第一向量轴上基因的位置坐标与该基因的表达水平(CAI)极显著负相关(r=-0.556**),与GC3和ENC的相关系数分别为0.025和0.281,均未达到显著水平;GC含量与ENC、CAI以及第一向量轴上基因位置坐标的相关系数分别为0.228、0.381*和-0.354*。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17个为文心兰叶绿体基因组的最优密码子。     

罗氏沼虾TRY基因生物信息学及其mRNA表达分析

【目的】分析罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)胰蛋白酶(TRY)基因的生物信息学及其mRNA的表达情况,为深入探究TRY基因的生物学功能和提高罗氏沼虾产量提供参考依据。【方法】利用MegAlign、ProtParam、ProtScale和MLRC等在线软件对罗氏沼虾TRY基因进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR检测其在罗氏沼虾腹部神经、胃、心脏、鳃、性腺、肝胰腺、肌肉和肠道等8个组织中的表达情况,进一步分析TRY基因在罗氏沼虾生长快速家系(FG)和生长慢速家系(SG)个体肌肉组织中的表达规律。【结果】罗氏沼虾TRY氨基酸序列与刀额新对虾(Metapenaeus ensis)TRY氨基酸序列的同源性最高,与凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)TRY氨基酸序列的同源性最低。罗氏沼虾TRY蛋白的分子量为28.54 kD,理论等电点为4.44,属于疏水性蛋白。罗氏沼虾TRY蛋白二级结构中α-螺旋占17.67%,延伸链占21.05%,无规则卷曲占61.28%。罗氏沼虾TRY基因在所检组织中均有表达,在雌性和雄性个体的肝胰腺组织中均高表达,而在雌性个体的鳃和雄性个体的肌肉组织中低表达。此外,罗氏沼虾TRY基因在FG个体肌肉组织中的表达量极显著高于在SG个体肌肉组织中的表达量(P0.01)。【结论】罗氏沼虾与刀额新对虾的亲缘关系最近;TRY基因在罗氏沼虾各组织中均广泛表达,以在雌、雄罗氏沼虾肝胰腺组织中表达量最高,且存在性别差异性。TRY基因在罗氏沼虾生长发育过程中发挥了重要作用,可能正向调控罗氏沼虾的生长发育。     

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。     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

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。     

法螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】分析法螺（Charonia tritonis）线粒体基因组密码子偏好性,探究基因突变和自然选择对密码子偏好性的影响,为法螺属动物类群的系统发育树构建及种质资源保护与遗传改良提供参考依据。【方法】以法螺线粒体全基因组序列为材料,选择以ATG为起始密码子的非重复且长度大于300 bp的11个CDS（Coding D...     

20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析

  目的  分析千屈菜科Lythraceae植物rbcL基因密码子使用特性,明确密码子偏好性的影响因素,筛选rbcL基因异源表达和遗传转化的合适受体。  方法  从美国国家生物技术信息中心(NCBI)获取20种千屈菜科植物的rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据,运用CodonW、EMBOSS和DAMBE软件获取基因碱基组成和密码子使用偏好性的相关参数,分析该类植物叶绿体rbcL基因使用密码子的偏倚性及其影响因素。  结果  千屈菜科植物rbcL基因GC含量(GC)为0.425~0.437,密码子第3位碱基GC含量(GC_3s)为0.275~0.300。GC_3s、GC与有效密码子数(ENC)显著相关(P＜0.01);ENC-GC_3s散点图分析、中性绘图分析、奇偶偏差分析均表明:相较于突变压力,自然选择压力对千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性的影响更大。基于同义密码子相对使用度的系统聚类与CDS邻接树结果部分一致。与千屈菜科rbcL基因密码子平均使用频率相比,大肠埃希菌Escherichia coli、酵母Saccharomyces cerevisiae、拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum和番茄Solanum lycopersicum分别存在28、26、20、19和17个使用频率相差较大的密码子。  结论  千屈菜科植物rbcL基因碱基组成上更倾向于选择A/T碱基,且偏好使用末端A/T碱基的密码子;rbcL基因密码子使用偏好性受多种因素共同作用,但自然选择压力是最主要因素;密码子偏好性的系统聚类可为系统发育研究提供补充;酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体,番茄更适合作为rbcL基因遗传转化和功能研究的受体材料。图6表3参32     

H9N2禽流感病毒全基因组密码子使用偏好性及影响因素分析

【目的】探究H9N2禽流感病毒(AIV)全基因组的密码子使用偏好性及影响因素。【方法】选取2010—2018年国内H9N2 AIV流行毒株的全基因组为研究对象,分析其碱基组成特性、最优密码子、密码子使用偏好性的影响因素以及病毒对宿主密码子使用模式的适应性。【结果】H9N2 AIV的全基因组中AU含量高于GC。大部分最优密码子以A或U结尾,有效密码子数(ENC)平均值为52.86,提示存在密码子使用偏好性但偏好性较低。密码子使用偏好性主要受到突变压力和自然选择的共同作用,其中自然选择(所占比例为61.79%～76.15%)作用大于突变压力(所占比例为23.85%～38.21%)。H9N2 AIV对人Homo sapiens的密码子适应指数平均值为0.739～0.741,提示H9N2AIV禽流感病毒可能已适应人类的密码子使用模式。【结论】本研究为H9N2 AIV的基因进化分析、已有疫苗的密码子优化和新型疫苗(密码子去优化疫苗)研制提供了理论依据。     

睡莲属叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育分析

睡莲属植物是具有重要的经济、药用和观赏价值的原始被子植物.分析其叶绿体基因组编码区密码子的使用特征,以22种睡莲的叶绿体基因组为研究对象,对睡莲叶绿体基因组密码子的偏好性及睡莲属植物间的进化关系进行了系统分析.结果表明,22种睡莲植物叶绿体基因组密码子适应指数(codon adaptation index,CAI)为0...     

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。     

猕猴桃查尔酮合成酶基因CHS密码子偏好性分析

为了解猕猴桃查尔酮合成酶基因(Chalcone Synthase,CHS)的密码子使用特征,采用CodonW、SPSS、MEGA软件和EMBOSS在线程序等分析猕猴桃CHS密码子偏好性,并构建单双子叶植物CHS系统发育树。研究结果表明,猕猴桃CHS有效密码子数(ENc)、总G和C含量(GC)和密码子第3位上G或C含量(GC3s)分别为57.21、0.533和0.607;同义密码子相对使用度(RSCU)大于1.0的密码子数为30,但不存在偏好性极强的密码子;聚类分析结果发现,基于密码子使用偏好性分类可将单双子叶进行准确归类,而CHS序列相似性聚类结果并不理想;密码子使用频率分析表明,猕猴桃CHS与模式生物拟南芥和大肠杆菌基因组间密码子使用偏好性差异相对较小。研究认为,猕猴桃CHS密码子偏好性较弱,但倾向使用G和C,且以G或C结尾的密码子;单双子叶植物CHS间存在严格的密码子使用法则;此外,拟南芥和大肠杆菌可能是猕猴桃CHS遗传转化和异源表达较为理想的受体系统。     

陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

 【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能是由选择和突变及其它因素共同作用形成的。