葫芦巴叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)叶绿体基因组密码子的使用偏好性,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对筛选到的50条蛋白质编码序列密码子进行分析。结果表明：葫芦巴叶绿体基因组密码子末位碱基以A/U为主,GC含量仅为26.25%。ENC取值范围为35.05～53.66,且ENC值>45的有20个,说明葫芦巴大部分基因编码序列的密码子偏性较强。RSCU≥1的密码子有30个,其中16个以U结尾、13个以A结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析及PR2-plot偏倚分析结果发现,葫芦巴叶绿体基因组密码子使用偏好性受到突变压力等多种因素的影响,主要因素为自然选择。最终筛选出GCU,AGA,CGU等21个密码子为最优密码子。     

蒺藜苜蓿叶绿体密码子偏好性分析

本文对蒺藜苜蓿叶绿体基因组全序列密码子进行分析,筛选出50条CDS(coding DNA sequence)利用CodonW软件进行分析其密码子使用模式。结果显示,蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子第3位碱基GC含量为26.9%,即第3位密码子富含A和U,ENC值在37.11~51.91之间密码子偏好性较弱。相对同义密码子使用度分析显示RSCU值大于1的密码子有23个,其中以A和U为结尾20个。中性绘图分析显示GC₁₂与GC₃的相关系数为0.341,相关性不显著,回归系数为0.4843;单基因ENC比值多分布在-0.05~0.05,即大部分基因ENC值离ENC期望值较近;对应性分析,第一轴显示了12.50%的差异为主要影响因素,第一轴与ENC和GC₃的相关系数分别为0.091和-0.092,均相关不显著。综合这几项分析发现蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性主要受到突变的影响,但是并不是唯一的影响因素,其他因素对密码子偏好性也可能有一定的影响。最终通过高表达优越密码子方法确定得出UUA、UUG、CCU等23个密码子为最优密码子,为之后对外源基因进行改造,提高其在叶绿体中的表达效率奠定了基础。     

野骆驼基因组密码子偏好性分析

【目的】密码子使用的偏好性普遍存在于几乎所有物种基因组中。试验旨在探究野骆驼(Camelus ferus)基因组密码子的使用偏好性和影响因素,为骆驼基因组研究和密码子优化提供依据。【方法】以野骆驼全基因组数据为材料,通过生物信息学、ENC-plot绘图、Neutrality-plot绘图和PR2-plot绘图等多种分析方法,对野骆驼蛋白质编码基因密码子的使用特性和影响因素进行分析,并与其他动物基因组的密码子偏好性进行比较研究。【结果】野骆驼基因组编码区的GC含量高于AT含量,密码子末位碱基较偏好以G/C结尾。相对同义密码子使用度(RSCU)＞1的有29个密码子,其中14个以C结尾,9个以G结尾。ENC-plot、Neutrality-plot和PR2-plot绘图分析结果表明,野骆驼基因组密码子的使用情况受自然选择和突变的双重影响,主要因素是自然选择。确定了15个主要以C或G结尾的最优密码子,分别为AUC、GGC、CUG、GUG、GCC、UCC、CCC、AGA、ACC、UAC、CAC、AGC、UUG、CAG和CGG。野骆驼与单峰驼、小鼠的密码子使用偏好性较为接近。【结论】野骆驼基因组密码子的使用情况受自然选择和突变的双重影响,导致密码子偏好性的主要因素为自然选择。研究结果可为野骆驼遗传种质资源保护和利用、基因工程、异源基因高效表达提供参考。     

乌苏里貉MC3R基因密码子偏好性分析

【目的】明确乌苏里貉黑素皮质素受体3(melanocortin 3 receptor, MC3R)基因密码子使用偏好特征和影响因素,了解不同物种间遗传进化和密码子偏好性的关系,为开展MC3R基因异源高效表达研究提供理论依据。【方法】以乌苏里貉和其他15个物种的MC3R基因CDS序列为材料,应用Codon W、EMBOSS等软件分析MC3R基因密码子偏好性的6个参数指标;通过Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析探究密码子偏好性形成的影响因素;基于各物种MC3R基因CDS序列信息构建系统发育树,基于同义密码子相对使用度(RSCU)构建不同物种的密码子使用偏好性热图。【结果】乌苏里貉MC3R基因密码子GC和GC3s均>0.5,密码子偏好使用以G/C结尾;偏好使用的密码子有25个(RSCU值>1),其中16个以C结尾,9个以G结尾。经Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析得出,自然选择是MC3R基因密码子使用偏好形成的主要影响因素。基于基因序列和RSCU值的聚类分析显示,在系统进化上乌苏里貉与犬属同一分支,后与赤狐、...     

15个物种Toll样受体5基因密码子使用偏好性分析

【目的】探究Toll样受体5(TLR5)基因的密码子使用模式，并分析TLR5基因密码子使用偏好性的影响因素。【方法】综合运用CodonW、BioEdit和R等软件对筛选的15个不同物种TLR5基因完整编码区(CDS)序列核苷酸组成和密码子使用模式进行计算和统计，再基于同义密码子相对使用度(RSCU)和CDS分别进行聚类分析，推测TLR5基因发挥相似生物学功能的物种，并通过ENC-plot、Neutrality-plot和PR2-plot 3种绘图分析造成密码子偏好性现象的可能因素。【结果】9个物种TLR5基因CDS密码子第3位碱基GC含量(GC3)>0.5,14个物种有效密码子数(ENC)值>35,15个物种密码子AU偏斜度(AU skew)和GC偏斜度(GC skew)值<0;不同物种TLR5基因CDS有31个高频密码子，其中21个以G或C结尾，此外GCC、AGA、AGG和CUG表现为较高的RSCU值，为优势密码子；RSCU层次聚类和系统发育聚类结果不完全相同，但两种聚类方法均提示猪、牛和羊TLR5基因的密码子使用特点相似，鸡和绿头鸭相似，虹鳟和鲫鱼相似；ENC-p...     

籽粒苋叶绿体基因组密码子偏好性分析

对筛选出的47条籽粒苋叶绿体基因组蛋白编码序列的密码子使用偏性特征进行分析,结果发现:籽粒苋叶绿体基因组密码子第3位碱基GC的含量较低,为27.31%,即第3位密码子富含A和U;有效密码子数(ENC)值在35.25～61.00之间,基因组中多数蛋白编码序列的密码子使用偏好性偏弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析表明,有29个密码子的RSCU1,其中密码子第3位碱基以A、U结尾有24个,表明密码子的第3位碱基使用偏好于A和U。中性分析发现,GC_3与GC_(12)相关性显著,回归曲线斜率为0.403,表明突变对密码子偏性有极大影响;ENC-plot分析发现,大部分基因落在标准曲线及其附近,表明自然选择也一定程度上影响了密码子偏性。进一步的对应性分析发现,第一轴显示了22.98%的差异,为主要影响因素,其与ENC值的相关性达到显著水平,但与GC_3、CBI、GC_(all)相关性不显著。综合分析表明,突变是影响籽粒苋叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素,但其他因素也可能有一定影响;UUU、UUA、UCU等24个密码子为最优密码子。     

亚洲带绦虫基因组密码子使用偏性分析

为了解亚洲带绦虫基因组的密码子用法及影响密码子使用模式的主要因素,以亚洲带绦虫基因组注释的13 323条CDS序列为数据来源,利用CodonW软件对其密码子碱基组成、有效密码子数(ENC)和同义密码子相对使用频率(RSCU)各项指标进行统计分析。结果显示:(1)从亚洲带绦虫基因组数据中筛选获得11 203条CDS序列,平均长度为1 386 bp, GC含量在25.9%～74.1%之间,变化范围较大;(2)同义密码子第3位出现G或C的频率为50.11%,比出现A或T的频率高;(3)有效密码子数介于20.64～61.00,平均为51.06;(4)ENC-plot分析、中性分析、PR2分析及相关性分析结果表明,影响亚洲带绦虫密码子使用偏性的因素除了突变和选择两种力量外,还包括GC含量、基因长度、蛋白质的亲水性和芳香度;(5)最终共有25个密码子被确定为最优密码子,绝大部分以G或C结尾。结果说明,亚洲带绦虫基因组中大部分基因密码子使用偏性较弱,仅少部分基因具有较强偏性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且这一现象是由突变、选择、碱基组成等多重因素共同作用形成的,该结果为进一步研究该物种遗传背景和分子进化提供了一定的科学依据。     

甜高粱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

本研究采用高通量测序技术对甜高粱叶绿体基因组进行测序，对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。结果表明，甜高粱(Sorghum bicolor)叶绿体基因组长度为140 644 bp,编码86个CDS基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因，检测到31个SSR位点和42个Long repeat序列。甜高粱及其14个近缘种的叶绿体基因组变化不大，IR区边界未发生明显的收缩与扩张。甜高粱叶绿体基因组密码子偏好以A,U结尾，其密码子使用偏性很大程度上受自然选择的影响，而受突变压力的影响小。甜高粱叶绿体基因组的最优密码子14个(ACU,UAG,CCU,CUA,GCU,AGU,GAU,UUA,CGU,GAA,GUU,UCA,CAU,UGU)。甜高粱与高粱Sorghum bicolor MT333845(产地：韩国，栽培种Donganme)、MT333848(产地：韩国，栽培种Sodam Chal)、MT459453(产地：韩国，栽培种ATx623)亲缘关系较近。研究结果将为完善高粱属植物分子育种技术和探究高粱属植物系统发育提供参考。     

牦牛与普通牛、水牛的X染色体基因编码区比较及密码子偏性分析

【目的】 从基因组比对及密码子偏性角度分析牦牛与其他牛亚科动物X染色体,有助于了解牦牛品种差异及系统进化地位,为其适应高原低压低氧环境和密码子优化提供参考。【方法】 以牦牛X染色体参考基因编码区序列为参考,与普通牛和江河型水牛X染色体参考基因编码区序列进行基因组比对和基因共线性分析,同时进行基因注释,对过滤后的编码区文件进行相对同义密码子使用频率（RSCU）、ENC-plot、PR2-plot和最优密码子确定等偏性分析。【结果】 在牦牛X染色体基因编码区发现了参与气管收缩、肺部呼吸及机体代谢等基因与普通牛和水牛存在差异,如KLHL13、CENPI和PGK1等基因;共线性显示长段由强选择压和突变压下表现出的交换线性区域;密码子分析中3种牛亚科动物密码子使用偏性相似,偏性均较弱,均偏向G/C结尾;强偏性密码子（RSCU≥1.5）均为CUG、GUG、AGA、AGG和UGA;牦牛、普通牛和水牛分别筛选出16、13和9个最优密码子,均以A/U结尾。【结论】 牦牛与普通牛、水牛相比面临了更大的选择压力,累计的变异程度更大,三者的密码子偏性受到自然选择作用均大于突变作用。研究结果为牦牛的遗传育种、密码子优化和遗传资源开发利用提供参考。     

甘肃内生真菌基因组密码子使用的偏好性分析

在翻译过程中,三联体密码子指导氨基酸肽链的合成。长期进化过程中,有些氨基酸对应多个三联体密码子,形成了密码子兼并性。不同物种的基因组中,一些氨基酸偏好使用某种密码子,形成密码子使用的偏好性。突变和自然选择压力是影响密码子使用偏好性的两个主要因素。甘肃内生真菌是一种重要的禾草内生真菌,其主要侵染宿主醉马草,一方面能提高宿主醉马草对生物与非生物的抗性;另一方面产生的有毒生物碱类次生代谢产物毒害家畜。以甘肃内生真菌核基因组为研究对象,通过分析该基因组的基本组成及密码子使用模式,确定最优密码子。同时对各密码子相关指标与基因长度、氨基酸的使用频率等进行相关性分析,明确影响基因组对密码子使用偏好性的主要因素。结果显示,GC3的分布范围主要集中在40%~60%,62.7%的基因有效密码子数使用频率分布在0~0.1,95.4%的有效密码子数低于期望值而且位于期望曲线的右下方,这意味着突变压力是影响甘肃内生真菌密码子使用偏好性的因素之一。然而,中性分析结果显示,GC12和GC3之间呈显著正相关(r=0.110, P<0.01)、回归线斜率为0.2729,表明突变对密码子使用偏好性的影响仅为27.29%,其他因素的影响所占比例约为82.71%。相关性分析结果显示,疏水性氨基酸对甘肃内生真菌密码子使用偏好性的影响系数最大,其次是芳香族氨基酸。此外,在甘肃内生真菌基因组中总共鉴定到26个以C或G结尾的最优密码子,表明甘肃内生真菌偏好使用的密码子可能与第3位的GC含量有关。     

房山紫堇叶绿体基因组特征及其系统进化关系

房山紫堇(Corydalis fangshanensis W. T. Wang ex S. Y. He)是罂粟科紫堇属植物，根具有清热解毒的功效，也可用于防风固沙，保持水土。为探究房山紫堇的叶绿体基因组特征及其系统进化关系，利用高通量测序技术对房山紫堇叶绿体基因组进行测序和功能注释，并对其进行分析，利用MEGA7构建系统发育树。结果显示：房山紫堇的叶绿体基因组为191 128 bp，GC含量为40.2%;共注释127个基因，包括84个蛋白质编码基因(66.1%)、35个tRNA基因(27.6%)以及8个rRNA基因(6.3%);叶绿体基因组的密码子偏好性较弱;叶绿体基因组的GC3 s含量为38.5%，GC含量也小于50%，密码子偏向使用A和T这两种碱基；多重比较分析结果显示，紫堇属植物的编码区较为保守；系统发育分析表明，房山紫堇与紫堇的亲缘关系最近。研究房山紫堇叶绿体基因组及其进化关系有助于探索紫堇属植物的分类与进化，并可促进房山紫堇的开发和利用。     

3种生态型野生扁蓿豆种质资源ISSR与SSR遗传多样性分析

遗传多样性的量化与分类是收集和利用种质资源的重要前提。运用SSR和ISSR技术分析扁蓿豆种质资源的遗传多样性。从供试材料中筛选到具有多态性的SSR引物18对,ISSR引物18条。SSR引物共扩增到109条清晰的多态性条带,多态性比率为80.09%,相似系数变化范围为0.669～0.885。ISSR引物共扩增到125条清晰的多态性条带,多态性比率为87.08%,相似系数变化范围为0.448～0.811。对2种标记结果进行UPGMA聚类分析,结果表明,扁蓿豆材料部分聚为1类,黄花扁蓿豆材料大部分聚为1类。Mantel检测显示,2种标记的遗传相似性呈显著相关(r=0.019 6,t=0.121 2),扁蓿豆比黄花扁蓿豆的遗传多样性水平稍高,细叶扁蓿豆之间的遗传差异较大。     

水杨酸和脱落酸浸种对低温下扁蓿豆种子萌发和幼苗生长的影响

为筛选出提高低温下扁蓿豆（Medicago ruthenica）种子发芽能力的处理措施,本研究选取水杨酸（salicylic acid,SA）和脱落酸（abscisic acid,ABA）分别对扁蓿豆进行了7种不同浓度的浸种处理,测定了2种外源物质对低温下扁蓿豆种子发芽势﹑发芽率﹑发芽指数﹑活力指数、根长和芽长的影响。结果表明,2种外源物质浸种处理下扁蓿豆种子的发芽势﹑发芽率﹑发芽指数﹑活力指数,根长和芽长均呈先升高后降低的趋势,初次发芽天数无变化。供试处理中,低浓度的SA（0.1～10 μmol·L^-1）和ABA（0.001～0.5 μmol·L^-1）对扁蓿豆种子萌发﹑根长和芽长均有促进作用,且对根长和芽长的促进效果较种子萌发好,高浓度的SA（>20 μmol·L^-1）和ABA（>1 μmol·L^-1）显著抑制了种子萌发及根和芽的伸长（P<0.05）。通过模糊数学隶属函数的综合评价,0.05 μmol·L^-1的ABA浸种处理是低温下促进扁蓿豆种子萌发和幼苗生长的最佳浓度。     

花苜蓿内生放线菌多样性及群落结构

为了了解药用植物花苜蓿内生放线菌的多样性和群落结构,将采自四川省甘孜地区的药用植物花苜蓿进行严格的表面消毒灭菌后,运用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术对其根茎叶花等样品的内生放线菌进行分析。结果表明,花苜蓿不同组织中内生放线菌多样性和群落结构存在明显差异。其内生放线菌的多样性指数(H)和丰富度(S)均是花>根>茎>叶,而均匀度(E_H)则是叶>根>茎>花。不同组织样品之间的放线菌群落结构相似性差异明显,其中茎与叶的相似性最高,根与叶之间相似性最低,其他组织之间相似性均很低。DGGE条带回收测序结果显示,大部分克隆条带属于链霉菌属(Streptomyces),但仍有超过43%的条带属于稀有放线菌,且主条带A23和共有条带A12属于稀有放线菌,说明部分稀有放线菌在花苜蓿样品内是优势放线菌。该研究表明了花苜蓿根茎叶花组织的内生放线菌存在丰富的多样性,且不同组织内生放线菌多样性存在明显差异,其中花组织多样性最丰富。说明甘孜地区的药用植物花苜蓿可作为一种较理想的分离内生放线菌的植物资源。     

昆虫共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)的wsp基因密码子使用模式分析

沃尔巴克氏体(Wolbachia)主要感染昆虫等节肢动物,是一类革兰阴性共生细菌。为探讨昆虫纲共生菌Wolbachia的系统发育,研究Wolbachia基因组中进化速度较快的外膜蛋白基因wsp的密码子使用模式及影响因素,统计分析该基因的GC含量(GCall、GC1、GC2、GC3、GC3s)、有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)等指标。结果显示:昆虫纲共生菌Wolbachia的wsp基因密码子偏好性均不强,昆虫纲不同目间共生菌Wolbachia的wsp基因碱基组成及ENc值差异较小;多数基因数据点沿标准曲线或在其附近分布,突变对碱基组成的影响较弱;18种由多个密码子编码的氨基酸中有11种氨基酸的偏好性密码子在昆虫纲7个目及对照蛛形纲1个目间均相同,有2种氨基酸的偏好性密码子在7个目间相同,这些密码子均以A/U结尾;供分析的140个wsp基因中仅编码6个半胱氨酸(Cys);对应分析中第1、第2向量轴贡献率均不高,分别为13.53%和12.49%,均与碱基组成(GC1、GC2、GC3)显著相关。综合各项分析认为,Wolbachia的wsp基因密码子偏好性不具有宿主分类特异性,密码子使用模式主要受碱基组成影响,而碱基组成主要受选择影响。     

60Co-γ辐射种子处理对‘龙牧806’苜蓿幼苗耐盐性的影响

为了探究⁶⁰Co-γ辐射对NaCl胁迫的‘龙牧806’苜蓿（Medicago sativa×Meliloides ruthenica ‘Longmu 806’）幼苗生理生化指标的影响,本试验对苜蓿种子进行不同剂量（600 Gy,900 Gy,1 200 Gy和1 500 Gy）的⁶⁰Co-γ辐射处理,测定NaCl胁迫下苜蓿幼苗的叶片和根的可溶性蛋白（Soluble protein,SP）、脯氨酸（Proline,Pro）、可溶性糖（Soluble sugar,SS）、过氧化物酶（Peroxidase,POD）、多酚氧化酶（Polyphenol oxidase,PPO）、丙二醛（Malondialdehyde,MDA）和相对电导率（Relative conductivity,RC）。结果表明：苜蓿叶片和根的SP,Pro和SS含量及POD和PPO活性均随辐射剂量的增加呈先升后降的趋势,在600 Gy辐射组达到最高值;MDA含量和RC随辐射剂量的增加呈逐渐升高的趋势,在1 500 Gy辐射组均达到最高值。相关性分析结果表明：叶中Pro与SP,POD均呈极显著正相关,根中POD与SP呈极显著正相关,而叶和根中MDA与RC均呈显著正相关。苜蓿幼苗的叶片和根对NaCl胁迫各指标的隶属函数进行综合分析得出,不同辐射处理苜蓿种子的幼苗对NaCl抗性由强到弱依次为：600 Gy > 0 Gy > 900 Gy > 1 200 Gy > 1 500 Gy,600 Gy辐射剂量能有效提高‘龙牧806’苜蓿对NaCl的抗性,是诱变育种的合适剂量。     

德钦’紫花苜蓿叶绿体基因组序列及特征分析

‘德钦’紫花苜蓿(Medicago sativa L. ‘Deqin’,以下简称‘德钦’苜蓿)是一种优良的地方品种,具有特异耐旱性、耐热性和耐酸铝性。本研究利用Illumina第二代高通量测序技术对其叶绿体全基因组进行测序(NCBI登录号：MN218692),并对其结构及特征进行分析。结果显示：‘德钦’苜蓿叶绿体基因组含有一个反向重复区,属于IR缺失型;总长为125 470 bp,共有110个基因,其中蛋白质编码基因76个、tRNA 30个和rRNA 4个,缺失3个基因(rps16,rpl22和infA),总GC含量为33.9%;相对同义密码子使用度显示,‘德钦’苜蓿70.74%的密码子使用度>1,偏好以A和T结尾;共鉴定出115个SSRs位点,其中clpP基因鉴定出与紫花苜蓿不同SSRs位点;最大似然树结果显示‘德钦’苜蓿与紫花苜蓿聚在一起,支持率为75%。研究结果将对苜蓿属叶绿体基因组工程研究及‘德钦’苜蓿特异基因的进一步鉴定利用提供一定的参考价值。