独行菜LaBBX基因低温表达响应与密码子偏性分析

BBX是调控植物非生物胁迫相关基因表达,响应植物逆境胁迫的重要锌指蛋白类转录因子。为探究BBX在独行菜(Lepidium apetalum)幼苗耐受低温生长中的表达响应及其密码子偏好性,本研究基于独行菜转录组数据,筛选独行菜BBX编码基因的cDNA序列,并从独行菜幼苗中克隆获得全长733 bp的基因编码区序列,命名为LaBBX。序列分析表明,LaBBX由242个氨基酸组成,包含2个B-box锌指蛋白结构域,蛋白分子量为61.66 kDa,等电点为5.09,无信号肽和跨膜区。独行菜幼苗受低温胁迫时,LaBBX基因显著上调表达,6 h上调表达至21倍,且24 h内均呈现高水平表达,说明该转录因子可能在独行菜幼苗受低温胁迫时起重要作用。偏好性分析结果显示,独行菜LaBBX基因的ENc、CAI值和GC含量分别为55.453、0.244和46.78%,其密码子使用偏性较弱,相对偏好使用AT,高频密码子有8个,CDS序列及RSCU聚类分析中与十字花科植物最相近;其偏好性的形成与突变和自然选择等诸多因素相关,酵母菌表达系统更适合作为LaBBX基因的异源表达受体,拟南芥是适宜LaBBX基因的遗传转化受体。本研究为了解独行菜LaBBX基因的异源表达及基因功能提供了重要参考。     

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。     

一个花生新SSR标记的开发

本研究利用SCoT12引物对8个不同花生品种扩增产物中的一个长度多态性片段SCoT12-800进行克隆和测序分析,该序列登录号为KM200036。结果表明,该片段多态性是由于其含有一段TC简单重复序列(Simple Sequence Repeat,SSR),根据该片段序列,利用Primer 5.0软件设计出一对适合SSR分子标记检测的引物,命名为SCoT12-SSR,该引物的扩增产物大小为164~178 bp,在花生栽培种中可检测到5个等位变异,可用于花生的遗传多样性、品种鉴定、基因定位和遗传图谱的构建等研究。     

竹类植物与水稻等其它禾本科作物的系统进化关系及基因序列组成的比较

利用8个全长mRNA基因序列比较了竹类植物和水稻等禾本科作物的系统进化和序列组成等.结果表明,在与水稻、玉米和麦类作物的比较中,竹类植物与水稻有着最近的亲缘关系和更相似的基因序列特征(GC含量分布和密码子使用频率),它们甚至比水稻与玉米或水稻与麦类之间的亲缘关系更近.这一结果提示,水稻作为禾本科植物的模式物种,应与竹类植物存在良好的基因组共线性关系,水稻基因组序列信息对竹类植物基因组研究与分析具有重要参考价值.     

Synonymous codon usage pattern in model legume Medicago truncatula

Synonymous codon usage pattern presumably reflects gene expression optimization as a result of molecular evolution. Though much attention has been paid to various model organisms ranging from prokaryotes to eukaryotes, codon usage has yet been extensively investigated for model legume Medicago truncatula. In present study, 39 531 available coding sequences (CDSs) from M. truncatula were examined for codon usage bias (CUB). Based on analyses including neutrality plots, effective number of codons plots, and correlations between optimal codons frequency and codon adaptation index, we conclude that natural selection is a major driving force in M. truncatula CUB. We have identified 30 optimal codons encoding 18 amino acids based on relative synonymous codon usage. These optimal codons characteristically end with A or T, except for AGG and TTG encoding arginine and leucine respectively. Optimal codon usage is positively correlated with the GC content at three nucleotide positions of codons and the GC content of CDSs. The abundance of expressed sequence tag is a proxy for gene expression intensity in the legume, but has no relatedness with either CDS length or GC content. Collectively, we unravel the synonymous codon usage pattern in M. truncatula, which may serve as the valuable information on genetic engineering of the model legume and forage crop.     

苋菜AtGAI基因密码子偏好性与进化分析

为明确苋菜AtGAI基因密码子的使用特性,采用CodonW、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析苋菜AtGAI基因密码子的偏好性,通过中性绘图、ENc绘图和偏倚分析GAI基因密码子偏好性形成的可能原因。结果表明:1)苋菜AtGAI基因的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)和GC含量分别为50.75、0.195和41.91%,表明其密码子偏好性较弱,偏好使用A/T结尾的密码子;2)CDS序列及RSCU聚类分析表明,苋菜AtGAI基因与双子叶植物中石竹目含甜菜色素的植物偏好性最相近;3)密码子碱基成分和相关性分析发现,GAI基因的密码子偏好性主要受碱基突变的影响;4)密码子使用频率比较分析发现,酵母真核表达系统更适合苋菜AtGAI异源表达,模式植物拟南芥、烟草、番茄和甜菜均可做为苋菜AtGAI基因的遗传转化受体,其中甜菜是其最理想的遗传转化受体。突变压力是GAI基因密码子偏好性形成的主要因素,苋菜AtGAI基因外源表达和遗传转化时需要根据宿主基因偏好性进行密码子优化和改造。     

甘蓝型油菜NBS-LRR基家族的鉴定及密码子偏好性分析

NBS-LRR（nucleotide binding site and leucine rich repeat）是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。为深入了解甘蓝型油菜NBS-LRR基因家族,合理开发利用基因资源,对甘蓝型油菜（Brassica na?pus L.）及相关物种的NBS-LRR基因进行了生物信息学分析,包括基因家族鉴定、系统进化分析、保守基序、基因结构、染色体定位以及密码子偏好性分析等。以拟南芥为参考,在甘蓝型油菜中鉴定到463个NBS-LRR基因家族成员,根据结构域将其分成TIR-NBS-LRR 和CC-NBS-LRR 两类,再分别细分为4 和8 个亚组。19 条染色体均有NBS-LRR基因,其中ChrC09上分布最多,达到53个;NBS-LRR基因以基因簇形式存在居多,可推测抗病基因NBSLRR发生了大规模片段复制。分析5个物种（甘蓝、白菜、甘蓝型油菜、水稻和拟南芥）的NBS-LRR家族基因密码子 偏好性,结果发现,甘蓝型油菜抗病基因有效密码子数范围与甘蓝（B. oleracea L.）更加相近。然后进一步对甘蓝型油菜和白菜（B. rapa L.）与甘蓝的共线直系同源关系进行偏好性分析,并获得相同发现,推测甘蓝型油菜可能和甘蓝在抗病基因密码子的使用偏好上更为相似。     

遗传密码子和均一手性的起源问题

针对生命起源研究领域,遗传密码及手性均一性两大难题,提出了新的思路,作者认为：原始密码子应是“３读２”三联体,由于某种氨基酸－ｔＲＮＡ－寡核苷酸复合体之间的聚合反应,导致原始密码子顺序同期编码二肽的同步起经的多态性则反映了进化轨迹,是原始密码子第３位碱基,分发化物结果;同时还认为,手性均一性是周转在代生命分子的独特行为,它必然同代谢系统同步起源,原始的类似糖生成途径可能起到关键性作用。     

玉米密码子用法分析

生物中普遍存在密码子使用偏性,这对外源基因的表达强度有着较大影响。本研究运用Codon W软件和CUSP程序对玉米基因组中的7402个蛋白质编码基因序列进行了分析,计算了编码氨基酸的密码子使用频率,并将其与人、酵母、大肠杆菌、果蝇等不同种类的模式生物及与拟南芥、烟草、水稻、小麦等双、单子叶植物进行比较,结果显示玉米密码子偏爱性与模式生物有不同程度的差异,与拟南芥、烟草双子叶植物的密码子使用频率差异较大,与水稻、小麦单子叶植物的密码子偏爱性一致。分析结果对玉米基因的转化及高效表达系统的选择等具有重要指导意义。