马尾松转录组密码子使用偏好性及其影响因素

【目的】异源表达是植物蛋白功能验证和分子育种的重要手段,而密码子是异源基因高效表达的重要因素,对马尾松转录组基因编码区密码子偏好性分析可以为马尾松分子育种提供一定的理论支持。【方法】利用CodonW、EMBOSS密码子分析软件对马尾松转录组进行密码子参数分析和密码子偏好性分析,根据中性绘图、ENc-GC3s、偏倚性分析推测马尾松密码子偏好性的主要形成原因。通过比较高低表达基因样本同义密码子相对使用度(RSCU)筛选马尾松最优密码子,通过密码子使用频率比值分析马尾松与拟南芥、烟草、欧洲山杨、大肠杆菌、酿酒酵母的密码子偏好性差异。【结果】马尾松转录组编码序列(CDS)密码子平均GC含量为44. 95%,密码子第3位GC含量为38. 95%,尤为偏好A/T。高、低表达基因样本统计分析表明,马尾松转录组RSCU差异较小,筛选出TTA、CAA、TGT、GGT等27个密码子可作为马尾松的最优密码子。中性绘图、ENc-GC3s关联分析以及偏倚分析表明,马尾松密码子偏好性的形成可能主要受突变影响,其次受自然选择等多重因素共同影响。密码子使用频率分析表明马尾松密码子偏好性与烟草、拟南芥和欧洲山杨相比差异较小,与大肠杆菌差异最大,与酿酒酵母差异小于大肠杆菌。【结论】马尾松偏好第3位为A/T的密码子,筛选出27个最优密码子,其中25个密码子第3位为A/T。马尾松密码子使用偏好性形成主要受突变影响,其次受自然选择等多重因素共同影响。烟草可以作为马尾松基因异源表达的优选植物生物体,而微生物中酿酒酵母可能优于大肠杆菌。