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。     

扁蓿豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为阐明扁蓿豆（Medicago ruthenica）叶绿体基因组密码子使用模式，以其50条蛋白编码序列（CDS）为对象，利用软件CodonW 1.4.2、Excel以及在线程序对其ENC，RSCU，GC含量、中性绘图、PR2-plot、最优密码子等进行分析得到以下结果：基因组平均GC含量为40.58%，其中GC1>GC2>GC3；ENC的取值介于35.77～56.62之间，表明密码子使用偏好性较弱；基因组中共有30个密码子RSCU>1，其中29个以A/U结尾；ENC-plot绘图分析结果中多数基因分布于标准曲线下方，22个基因ENC比值在—0.05～0.05之间，密码子偏好性主要受选择影响；PR2-plot分析表明碱基T的使用频率大于A，G大于C，说明密码子偏好性还受其他因素影响；该基因组中共有UUU，UUA，ACU等11个最优密码子并均以A/U结尾。以上研究结果可为扁蓿豆叶绿体基因组优良基因利用提供理论与基础。     

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。     

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。     

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。     

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、...     

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。     

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。     

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。     

京海黄鸡促性腺激素释放激素受体基因密码子特性分析

为了了解鸡促性腺激素释放激素受体(gonadotropin releasing hormone receptor, GnRHR)基因的密码子特性,以便于为GnRHR基因的表达选择合适的外源表达系统,本研究使用在线工具CUSP、CHIPS及CodonW软件对鸡GnRHR基因的密码子特性进行分析,并与鸡、模式动物基因组和其他动物GnRHR基因密码子特性进行比较.结果显示,京海黄鸡GnRHR基因的ENc值较小,具有较强的密码子偏好性,且偏好以G/C结尾的密码子, GnRHR基因CDS序列中,GC含量大于AT含量;CodonW软件计算结果表明,京海黄鸡GnRHR基因密码子中,密码子GCC、ATC、CTC、CTG、CGC、CGG、AGC、TCC和GTG(RSCU>2)偏好性较强,且均以G/C结尾.对31条鸡基因分析表明鸡偏好密码子中有12种G/C结尾的密码子.与大肠杆菌、酵母菌和小鼠基因组密码子使用频率比较显示,京海黄鸡GnRHR基因密码子偏好性与3种生物相差很大,不适合进行外源表达.与其他动物GnRHR基因密码子偏好性比较显示,禽类GnRHR基因偏好含有或以G/C结尾的密码子,而其他物种的GnRHR基因无强烈的偏好性.聚类分析结果表明,亲缘关系近的物种之间倾向于拥有相同的密码子偏好性.     

猪FUT2基因密码子使用偏好性分析及优化

为了揭示猪α-（1,2）岩藻糖转移酶2（FUT2）基因密码子使用特性并提高其在外源宿主内的表达量,本研究综合运用EMBOSS Explorer网站和CodonW软件包分析了猪FUT2基因的密码子使用偏好性的相关参数,并与3种模式生物（大肠杆菌、酵母菌和果蝇）基因组密码子使用模式进行比较,最后参照与之最为相近的模式生物基因组密码子使用方式,利用JCat和OPTIMIZER两个密码子优化网站对猪FUT2基因密码子进行优化。结果显示,猪FUT2基因表达水平不高,存在24种偏好密码子,且这24种偏好密码子中有23种以G/C结尾;猪FUT2基因与果蝇基因组密码子使用模式的差异小于大肠杆菌和酵母基因组,表明果蝇更适合猪FUT2基因的外源表达;根据果蝇基因组密码子使用模式优化猪FUT2基因密码子,优化后其适应指数有了明显提高,而整体GC含量没有明显变化,说明在理论上猪FUT2基因优化成功。本研究从翻译水平上揭示了猪FUT2基因的密码子使用特性,为其在遗传改良中选择最佳外源表达系统及提高其在宿主细胞内的表达水平提供一定的理论依据。     

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。     

香蕉枯萎病4号生理小种密码子使用偏好性分析

为了解香蕉枯萎病4号生理小种基因组的密码子使用特点，掌握其基因编码规律，以香蕉枯萎病4号生理小种基因组的13303条高置信蛋白的编码信息为数据来源，借助CodonW等软件对蛋白质的每个氨基酸编码数据进行了统计分析，研究获得了UCC和CCC等8个密码子为最优密码子，第三个碱基为C的密码子具有更高的选择性。进一步统计分析了mRNA的编码区长度，发现密码子使用偏好性随着编码区的延长而降低，较长编码区的基因对密码子的使用无显著的偏好性。本文分析了4号生理小种的密码子偏好性，为通过密码子优化来降低外源基因在香蕉中的表达，为提高香蕉抗逆研究提供理论依据。     

猪瘟病毒E2基因密码子偏爱性分析

本试验旨在阐明猪瘟病毒(classical swine fever virus,CSFV)囊膜结构(糖)蛋白E2基因的密码子使用规律,以期为选择高效的表达系统、探索基因功能提供理论依据.本研究运用EMBOSS在线分析软件的CHIPS和CUSP程序对CSFV E2基因进行密码子偏爱性分析.结果显示CSFV E2基因的CAI值为0.703,ENC值为53.161,表明E2在密码子使用上存在较明显的偏爱性,且第3位核苷酸尤其偏爱G或C;从与CSFV E2基因密码子使用频率比值上看,使用频率差异较大的在大肠杆菌有33个、酵母有25个、人有25个;CSFV E2基因共有34个稀有密码子,且还有多个稀有密码子多次串联成簇的情况出现.本试验结果表明酵母等真核生物与CSFV E2基因密码子偏爱性较为接近, 可作为其体外表达系统.     

猪细小病毒NS1基因密码子偏爱性分析

为给猪细小病毒（Porcineparvovirus,PPV）主要非结构蛋白（NS1）基因选择良好的宿主表达系统提供参考依据,本研究运用EMBOSS在线分析软件的CHIPS和CUSP程序对PPVNS1基因进行密码子偏爱性分析。结果显示PPVNS1基因的CAI值为0．642,ENC值为39．703,这表明NS1在密码子使用上存在较明显的偏爱性,且第三位核苷酸尤其偏爱A或T;从与PPVNS1基因密码子使用频率比值上看,使用频率差异较大的在大肠杆菌有33个、酵母有26个、人有27个;PPVNS1基因共有71个大肠杆菌稀有密码子,并且还有多个稀有密码子多次串联成簇出现的情况。结果表明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。     

噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子使用偏性分析

通过生物信息学软件对噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子用法及偏性分析。利用Mobyle中的CodonW 1.4.4及cusp程序计算密码子偏性的各种指标,并对7个噬菌体裂解酶基因序列中的总GC含量、密码子第1、2位GC含量平均值和第3位的GC含量进行分析,利用MegAlign软件对7株噬菌体裂解酶进行氨基酸序列分析,构建系统发育树。结果表明,除噬菌体phi68外,Bp7裂解酶基因与其他5株噬菌体的裂解酶基因密码子使用模式基本一致。偏爱使用以A或U为结尾的密码子;除了AUG(Met)和UGG(Trp)外,还确定了Bp7裂解酶使用的12种高频密码子;偏性比较发现,Bp7裂解酶基因密码子偏性与IME08最相近,与JS98次之;进化分析及聚类分析均表明Bp7裂解酶基因与IME08亲缘关系最近。分析结果将为进一步研究噬菌体Bp7的进化奠定基础。