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...     

栀子叶绿体基因组密码子偏好性分析

分析栀子叶绿体基因组密码子的偏好性并探讨其主要影响因素,为栀子叶绿体基因组研究及其遗传改良提供参考依据。利用Codon W1.4.2、CUSP和SPSS 20.0软件统计和计算密码子的碱基含量,分析密码子使用模式。结果表明：栀子叶绿体基因组密码子第3位GC含量(GC3)为28.44%,低于第1(GC1)、2位GC含量(GC2),GC1和GC2分别为47.33%、39.56%;有效密码子数(ENC)为36.78～56.95,平均值为47.42;ENC与GC1、GC2之间的相关性均不显著,与GC3之间呈极显著正相关,相关系数为0.356;GC1和GC2的平均值(GC12)与GC3之间的相关性不显著,相关系数为0.102;45.45%基因的ENC比值频数为0.0～0.1;结合高频及高表达密码子分析结果,最终确定UUU、UUA、UUG等19个密码子为栀子叶绿体基因组的最优密码子。综合分析显示,栀子叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A或U结尾,偏好性弱,其密码子偏好性主要受自然环境选择和突变因素的影响,是多因素共同作用的结果。     

南欧大戟叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了揭示南欧大戟叶绿体基因组密码子使用偏性及形成原因,以南欧大戟叶绿体基因组中长度大于300 bp的非重复蛋白质编码序列为研究对象,利用Codon W 1.4.1、CUSP在线程序等生物信息学分析工具对其密码子偏性及使用模式进行分析。结果表明,南欧大戟叶绿体基因组密码子中相对同义密码子使用度>1的有31个,其中以A/U结尾的占71%,表明其偏好使用以A/U结尾的密码子;有效密码子数均值为46.74,说明密码子使用的偏好性较弱;GC₁与GC₂呈极显著相关,GC₃与GC₂、GC₁无显著相关性,表明密码子第3位碱基与其他位置碱基的组成有差异;此外,ENC与GC₃呈极显著相关,说明密码子末尾碱基组成在一定程度上会影响密码子使用偏好性。ENC-plot绘图分析、中性绘图分析、PR2-plot偏倚分析结果表明,影响南欧大戟叶绿体基因组同义密码子使用偏性的主要因素是自然选择,但同时也受到突变压力等其他因素的影响;通过建库分析,筛选出GAU、AUA、UUG等14个最...     

杜鹃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了确定杜鹃(Rhododendron simsii)叶绿体基因组密码子的使用模式,为杜鹃花科叶绿体基因组学研究提供参考依据,绘制了杜鹃叶绿体基因组图谱,对三大功能基因进行分类,统计各蛋白编码基因密码子的3位碱基的GC含量、有效密码子数、同义密码子相对使用度,开展中性绘图分析和PR2-plot等分析,并系统分析影响杜鹃密码子偏好性的各种因素,从而筛选出了最优密码子。结果显示,杜鹃叶绿体基因组全长206 912 bp,大单拷贝区为110 234 bp,小单拷贝区为2 606 bp,反向重复区为47 036 bp。蛋白编码序列GC含量为36%,密码子第3位偏好使用A/U,ENC值范围为37.48～57.13,说明其密码子使用偏好性较弱;中性绘图分析显示GC₁₂和GC₃的相关系数为0.255,拟合的回归系数为0.345;PR2-plot分析显示G>C,T>A;有30个密码子的RSCU值大于1,以U或A结尾的有29个,影响其密码子使用偏好性的最主要为自然选择压力;最终鉴定出最优密码子8个,分别为GCA、GAU、UUG、CCA、CGU、UC...     

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。     

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。     

复羽叶栾树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确复羽叶栾树叶绿体基因组密码子的使用模式,以筛选到的52条CDS蛋白质编码序列为研究对象, 利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP等获取复羽叶栾树密码子的GC、RSCU、ENC等参数,并进行中性绘图、PR2−plot和最优密码子分析。结果表明：复羽叶栾树密码子不同位置上的GC含量表现为GC₁（47.27%）>GC₂（39.49%）>GC₃（29.84%）,且有29个密码子RSCU>1,其中有28个以A/U结尾,表明密码子偏好以A/U结尾。有效密码子数ENC值在36～61之间,密码子使用偏性较弱。ENC与GC₃间具有极显著的相关关系,表明密码子第3 位上的碱基组成影响密码子使用偏好性。中性分析结果显示,GC₃与GC₁₂间无显著的相关关系（r = 0.198,P>0.05）,回归系数为0.2652,说明选择对密码子使用偏好性有重要影响。ENC−plot分析和奇偶偏好性分析表明,密码子偏性也受到其他因素影响。综合分析发现复羽叶栾树叶绿体基因组密码子偏好性较弱,选择为主要影响因素,同时受到其他因素的影响。最终确定CUU、GUU、AGU、GCA、CAA、CAU、AAA、GAU、CGU、CGA、GGU、GGA共12个为最优密码子。     

菠萝蜜叶绿体基因组密码子偏好性分析

从菠萝蜜叶绿体基因组中筛选出51条蛋白编码序列,并使用CodonW和CUSP在线程序对其密码子使用偏好性及其影响因素进行了探究。结果表明,菠萝蜜叶绿体基因组中的密码子各碱基的GC含量从首位到末位呈递减趋势,偏好以A/U结尾。有效密码子数在[35.64, 53.19]区间内,且68.63%的基因有效密码子数大于45,表明密码子偏好性较弱。相关性分析显示,密码子的偏好性与碱基第3位的组成和基因长度有关,而碱基第1位的GC含量则影响基因的表达水平。菠萝蜜叶绿体基因组密码子的中性绘图、奇偶偏好性以及有效密码子绘图分析结果显示,内部突变和自然选择都会影响密码子的使用模式。最优密码子分析结果显示,有16个密码子满足筛选条件,进一步验证了密码子偏好以A/U结尾。对各基因的有效密码子相对使用度进行聚类分析的结果显示,基因的偏好与基因功能之间的进化模式相互独立。     

楸树叶绿体基因组密码子偏性分析

【目的】分析楸树叶绿体基因组密码子使用偏性,为楸树乃至梓属植物叶绿体基因组学、物种进化特征及遗传多样性分析等研究提供理论依据。【方法】利用Codon W 1.4.2及EMBOSS expiorer的cusp和chips软件对51个楸树叶绿体基因的编码区（CDS）序列进行密码子相关参数、中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等分析,并通过构建高、低表达偏性基因库,以ENC值和RSCU值为参考标准,最终筛选最优密码子。【结果】51个基因密码子的平均GC_all含量为38.48%,密码子不同位置GC含量为:GC₁（47.03%）>GC₂（39.93%）>GC₃（28.09%）,说明第3位的GC并非均匀分布;ENC为34.93~56.50,平均为46.87。GC₂与GC₁呈极显著正相关（P<0.01）,而GC₃与GC₁和GC₂无显著正相关（P>0.05）;ENC与GC_all、GC₁、GC₃和N均呈显著正相关（P<0.05,下同）;密码子数（N）与GC3和ENC呈显著正相关。RSCU>1的密码子共有30个,其中,以A或U结尾的密码子有29个。中性绘图分析结果显示,GC₃与GC₁₂相关系数为0.0188,二者无显著相关性,回归系数为0.143。ENC-plot分析结果显示,大部分基因偏离了ENC预期标准曲线,少数分布在预期曲线附近;有7个密码子分布在GC₃含量-0.05~0.15区间,其余区间共有44个密码子,而这44个基因离ENC标准曲线较远。PR2-plot分析结果显示,落在中线上的基因较少,平面图右下方的基因分布较多,表明在各碱基使用频率方面存在偏性,即T>A,G>C。各碱基使用频率存在偏性（T>A,G>C）,说明基因组密码子的偏性更多受选择效应的影响。最终筛选出7个为最优密码子UUU、CUU、CCU、AAA、GAU、CGA和GGU。【结论】楸树叶绿体基因组密码子偏性较弱,偏好使用A或U结尾的密码子,主要受选择压力的影响,受突变等其他因素影响较小。     

3种榕属叶绿体基因组密码子偏好性分析

为更好了解黄葛榕、榕树和异叶榕叶绿体基因组密码子的使用模式,利用Codon W、CUSP、EXCEL等软件对其叶绿体编码基因的密码子使用偏好性进行系统分析。结果表明,3种榕属植物的第3位碱基以A/T为主且GC3的含量远低于GC1和GC2;并且大部分的ENC值都在40以上,说明3种榕属植物的密码子偏好性较弱;中性绘图、ENC-plot和PR2-plot绘图分析表明,3种榕属植物的密码子偏好性不仅受选择的影响,还受突变等多重因素的影响;此外,还确定了3种榕属植物的最优密码子,且都以A/U结尾。该研究结果可为榕属植物叶绿体基因组后续的外源基因改良奠定基础。     

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。     

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。     

黄药大头茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究黄药大头茶叶绿体基因组密码子使用模式和影响因素,利用CodonW和CUSP在线程序对筛选出的42条CDS进行分析。结果表明：黄药大头茶叶绿体基因组密码子各位置GC含量不同,偏好以A/U结尾;ENC值介于35.64～53.19,密码子偏好性较弱;密码子数量与GC₃和ENC之间呈显著正相关,密码子的偏好性与基因长度有关。中性绘图分析、奇偶偏好性分析和有效密码子绘图分析结果显示：自然选择对密码子使用模式有重要影响,19个最优密码子进一步证明了密码子偏好以A/U结尾。CDS系统发育树偏向于物种进化关系的构建,RSCU聚类重在对密码子特殊进化规律的挖掘,二者可为推测物种、基因间的相似度和进化关系提供重要数据。本研究为黄药大头茶密码子的进化特征及叶绿体基因工程研究提供了有用信息。     

星毛唐松草叶绿体基因组的测序及其密码子偏好性分析

通过全基因组重测序数据对星毛唐松草的叶绿体基因组进行组装,并对其密码子偏好性进行分析。结果表明：星毛唐松草的叶绿体基因组全长为155969 bp,具有非常典型的四分体结构;密码子偏好性分析表明,筛选的48条基因序列中,GC₁、GC₂、GC₃的平均含量分别为47.97,39.99,30.07,表现出显著的差异;有效密码子数（ENC）与GC₁和GC₂的相关性不显著,而与GC₃显著相关;中性绘图分析表明GC₃与GC₁₂的相关性显著,且密码子的偏好性受自然选择的影响;ENC−plot及ENC比值频数分布结果表明,大多数基因的ENC值低于预期值,仅有10个基因受到突变的影响,其他基因则主要受到自然选择的影响;同义密码子相对使用度（RSCU）分析表明,18个最优密码子均以A和U结尾。该研究为星毛唐松草叶绿体基因工程的开展奠定了基础,为其遗传多样性、遗传结构及群体遗传学的研究提供了参考信息。     

2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

利用Codon W、CUSP及R语言等软件对2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的使用偏好性进行分析。结果表明：两者叶绿体基因组密码子的GC含量均为GC₁＞GC₂＞GC₃,说明密码子第3位碱基A/U含量高。大部分有效密码子数（ENC）都在45以上,CAI平均值为0.167,说明密码子偏好性弱。ENC−plot、PR2−plot及中性绘图分析表明GC₁、GC₂与GC₃之间相关性不明显;且第3位碱基使用频率为T > A,G > C,说明2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的偏好形成受到自然选择和基因突变的共同影响,自然选择为主要影响因素。利用相对使用度(RSCU) 、ENC值共筛选出30个最优密码子,大部分以A/U结尾,证明二乔玉兰和日本辛夷2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子第3位碱基偏好A/U。     

香花枇杷质体基因组序列密码子偏性分析

选取香花枇杷质体基因组进行密码子使用偏好性的生物信息学分析,用于理解其密码子使用偏性的主要原因,为今后该属植物基因的进化、起源以及转化体系中载体构建等方面研究提供借鉴。利用Codon W 1.4.2、SPSS statistics 17.0、Excel 2016和cusp等软件对筛选出的37条基因编码序列密码子进行最优密码子分析、中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot绘图分析。结果表明,ENC平均值为47.02;GC₃与GC₁、GC₂的相关性均不显著;GC_all为39.08%,GC₁（48.79%）>GC₂（40.18 %）>GC₃（28.44%）;RSCU>1的29个密码子中有28个以A或U结尾;PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于左下方位置;确定了UUU、UUG、CUU等15个最优密码子。香花枇杷叶绿体基因组中,同义密码子的使用偏性较弱（47.02）;密码子的第1、 2位碱基组成比较相似,但均不同于第3位;整体A、U含量大于C、G,末位碱基以A、U为主,且嘧啶的使用频率高于嘌呤;香花枇杷叶绿体基因组密码子的使用模式主要受到选择、突变的和其他因素的综合作用影响。