杏扁PaCBF1基因的克隆及其生物信息学分析

CBF转录因子在多种植物的非生物逆境环境中起着重要的作用,可提高植物的抗逆性。为研究CBF基因在杏扁非生物逆境中的作用与功能,以杏扁品种围选1号为试验材料,利用RT-PCR技术克隆了1个CBF/DREB1转录因子基因CBF,命名为PaCBF1,Gen Bank登录号为MF491392。对其进行生物信息学分析,结果显示:该基因开放阅读框长度为723 bp,编码240个氨基酸,分子量为26.928 ku,等电点为6.35,亲水性平均值为-0.555;PaCBF1蛋白含有一个高度保守的AP2结构域,以及植物CBF蛋白的保守结构域PKKRAGRRVFKETRHP和DSAWR;二级结构预测显示该蛋白主要由38.75%的无规则卷曲、29.58%的α-螺旋、22.92%的延伸链和8.75%的β-转角组成;三级结构的预测结果显示含有α-螺旋、β-折叠和β-转角;该蛋白定位在细胞核,不存在信号肽序列,为非分泌性亲水蛋白,共含有13个磷酸化位点。结果为今后进一步深入研究杏扁CBF转录因子的功能以及对逆境环境的抵抗机制提供了理论基础。     

霸王密码子偏好性分析

为了解霸王密码子使用特征及形成原因,本研究以NCBI网站中霸王的EST数据为材料,从中选取637条高质量基因为研究对象,利用Codon W、Excel等软件分析密码子使用特征。结果表明：霸王密码子的平均ENC为51.594,平均CAI为0.179,平均GC_3s为41.14%,密码子使用偏好性较弱,密码子第3位偏好使用以A/T结尾的碱基;ENC绘图分析、中性分析、偏倚分析结果说明自然选择是引起霸王密码子偏好使用的主要因素,但同时还受突变压力和其他因素的影响;偏倚分析中,大部分基因都分布在中心点的左下方,说明密码子第3位上A的使用频率小于T的使用频率,G的使用频率小于C的使用频率。以ENC值和RSCU值为参考标准,确定了28个高频密码子(RSCU>1),以A/U结尾的占82.14%;确定了27个高表达密码子(△RSCU≥0.08),最终筛选出UAU、UGU、UGA、CAU、AGC、GUG为最优密码子。本研究为霸王密码子优化以及基因工程中外源基因的改良和表达提供理论依据。     

豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)是参与合成植物苯丙烷类物质的主要酶类之一。研究豆科植物CHS基因密码子的偏好性,对提高豆科植物CHS基因的表达水平具有重要意义。为此,运用CHIPS、CUSP和Codon W程序分析豆科植物CHS基因密码子的偏好性,并用决明CHS基因对分析结果的可信度进行验证。结果表明,在豆科植物CHS基因的密码子中,以A或U结尾的密码子偏好性较强。基于CHS基因RSCU值的聚类结果显示,豆科植物与茄科植物(包括烟草)聚为一类,表明烟草作为研究豆科植物CHS基因功能的模式植物较为合适。通过对决明CHS基因密码子偏好性与大肠杆菌和酵母基因组密码子偏好性的比较,发现两者均存在差异,但酵母的差异低于大肠杆菌,表明酵母表达系统更加适合作为决明CHS基因的外源表达系统。然而,若要使决明CHS基因能够在酵母表达系统中高效表达,仍需对其密码子进行优化。     

桃基因密码子使用模式及其偏好性分析

为深入研究桃密码子使用特征,本研究基于桃(Prunus persica)基因组26873个注释基因编码序列的GC含量特征、有效密码子数(ENC)和同义密码子相对使用频率(RSCU)等参数的计算,统计分析了桃基因组密码子的偏好性及其密码子使用模式。分析结果表明桃密码子使用具有偏好性,61个密码子中存在4个密码子TCA,ACA,GCA,GAA为桃最优密码子,它们均以A结尾。进一步统计桃与其它9种近缘蔷薇科植物的密码子使用频率,发现近缘种属的密码子使用规律具有一定相似性。研究同时发现桃基因组tRNA基因拷贝数与氨基酸及特定密码子的出现频率呈正相关。这些结果揭示了桃基因组密码子的使用模式,为相关密码子使用机制研究及基因工程改良提供了重要的参考。     

植物CPR基因密码子偏好性及聚类分析

细胞色素P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)在植物的生长、发育、天然产物的合成和抵御外界刺激的过程中发挥重要作用。本研究通过利用12种植物的36个CPR基因,运用Codon W软件分析密码子的偏好性指标,并分别运用SPSS和MEGA5.0软件进行密码子偏好性和基因聚类分析。结果显示,单子叶植物和双子叶植物CPR基因的有效密码子数(effective number of codons,ENC)范围分别为52.92~58.17和46.85~53.58,密码子偏好性较弱。全部CPR基因位点在ENC绘图中均偏离ENC期望曲线,其密码子偏好性主要是受自然选择压力的影响。单子叶植物和双子叶植物CPR基因对同义密码子的偏好性存在差异;同种植物不同CPR基因的密码子偏好性也不同。在基于基因同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)的聚类中,单子叶植物CPR基因和双子叶植物CPR基因分别聚为一支,更接近于12种植物的传统系统分类,反映了物种的进化关系,可以作为物种系统发育分析的重要补充。在基于基因编码序列(coding sequence,CDS)的系统进化树中,同种植物的CPR基因分别聚到两个支上,一定程度上反映了CPR基因的分类和功能。本研究结果从密码子偏好性和蛋白质水平上说明同种植物的不同CPR基因存在功能与进化差异,为植物CPR基因的分类与演化、功能预测与表达以及植物育种研究奠定了基础。     

香蕉全基因组NBS抗病基因密码子使用偏好性分析

为了解香蕉NBS抗病基因的密码子使用特点,掌握其基因编码规律,以香蕉全基因组NBS基因的74条高置信蛋白编码信息为数据来源,借助Codon W等软件对蛋白质的每个氨基酸编码数据进行了统计分析。结果表明,G+C含量范围为32.8%~45.4%,共鉴定获得了GUC和UAC等8个最优密码子且全部以G或C结尾。中性绘图分析发现,大部分基因分布在对角线及其附近区域,ENC与GC3的关联分析显示大部分基因落在标准曲线附近,这些都表明密码子偏好性受到碱基突变影响较大。密码子各参数相关性分析表明,ENC和G3s、C3s的大小都呈显著负相关,在基因表达密码子使用时,更倾向于选择第三位碱基是G/C的同义密码子。本研究分析了香蕉全基因组NBS基因的密码子偏好性,为通过密码子优化来提高NBS基因在香蕉中的表达,对香蕉进行抗性改良具有十分重要的指导作用。     

金花茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

为揭示金花茶叶绿体基因组的密码子偏好性和相关指标变化,探讨适合金花茶叶绿体基因组表达的最佳密码子,本研究利用R语言和Codon W、Microsoft等软件,对金花茶叶绿体基因组中52个编码基因(coding sequence, CDS)的密码子使用模式进行了研究。结果表明,在金花茶叶绿体基因组中,同义密码子的使用偏好以A/U结尾,特别是以U结尾;有效密码子数(effective number of codon, ENC)均大于35,属于弱偏好性;密码子第3位的碱基组成同第1位和第2位存在显著差别,密码子第3位核苷酸的组成对密码子使用偏好性的影响较之其他位点更为重要;除自然选择之外,密码子偏好性还受到突变压力和核苷酸组成等因素的影响;共有16个密码子被鉴定为金花茶叶绿体基因组最优密码子。本研究为金花茶叶绿体基因组的遗传修饰和系统发育研究提供参考。     

荨麻叶绿体基因组密码子偏好性分析

以荨麻(Urtica fissa L.)叶绿体基因组为研究对象,筛选出56条CDS序列,通过中性绘图分析、ENC绘图分析和PR 2绘图分析,探究其密码子的使用模式.结果表明,荨麻叶绿体基因组中密码子第3位偏好以A/T碱基结尾,密码子使用模式主要受自然选择的影响,最优密码子分析中确定GCT、CGT等15个最优密码子,且大...     

藿香叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定中药藿香叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,本研究利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对藿香叶绿体基因组中的53条基因编码序列密码进行中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：RSCU>1的密码子有29个,其中有28个以A/U结尾,说明叶绿体基因组的同义密码子中偏好以A/U结尾。藿香叶绿体基因组密码子的GC含量GC₁(46.95%)>GC₂(39.39%)>GC₃(28.98%),ENC值平均值大于45,其中大于45的有40个,说明藿香叶绿体基因组存在较弱的偏性。通过中性绘图分析、ENC-plot分析以及PR2-plot分析发现,藿香叶绿体基因组密码子的偏好性受到选择作用的影响为主要因素。通过构建目标基因的高低基因表达库,最终确定19个最优密码子：UUU、UUA、UUG、AUU、GUA、UCU、AGU、CCU、ACU、GCU、UAU、CAU、AAU、AAA、GAU、GAA、UGU、CGA、GGU。本研究为通过外源基因密码子改造后以藿香叶绿体为载体进行异源表达及种源鉴...     

小球藻叶绿体基因组密码子偏好性分析

本研究以小球藻(Chlorella sorokiniana)叶绿体基因组序列为材料,选取其中以ATG为起始密码子且长于300 bp的38条非重复编码序列为研究对象,利用CodonW、CUSP、Excel等软件分析其密码子使用特征。结果表明,小球藻叶绿体基因组编码序列的有效密码子数(ENC)分布在30.18～61.00之间,其密码子偏好性不强,GC_(3S)的含量仅为29%,表明密码子中的第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数与GC_(3S)的相关性达到极显著水平。中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析结果表明,小球藻叶绿体基因组密码子的偏好性主要受自然选择的影响。最终确定TTT、TTA、CAA、CCA、ATT、GTT、TCA、ACA、GCT、TAT、TGA、CAT、AAT、AAA、GAT、GAA、CGT和GGT 18个高频高表达密码子为最优密码子。研究结果对小球藻资源的开发利用具有重要意义。     

乳油木叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解乳油木叶绿体基因组密码子的使用模式,该研究以从乳油木叶绿体基因组中筛选得到53条长度大于300 bp且非重复的CDS (Coding DNA sequence)序列为材料,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP分析其密码子偏好性。结果显示,密码子第3位GC含量为27.47%,ENC范围在36.31～56.88,平均值为42.98。RSCU值大于1的密码子有28个,其中27个以A或U为结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析的结果显示乳油木叶绿体基因密码子偏好性主要受突变的影响。最优密码子为GGA、GAU、CAU和UUG。本研究结果为提高异源基因表达水平、改良乳油木重要经济性状等提供参考依据。     

黄皮转录组密码子使用偏好性分析

为全面了解黄皮(Clausena lansium)表达基因的密码子使用特点,以转录组测序获得的12 696条编码蛋白基因序列为数据来源,利用CodonW 14.4软件对其密码子碱基组成以及有效密码子数(effective number of codon, ENC)、同义密码子相对使用频率(relative frequency of synonymous codon, RFSC)等密码子使用参数进行计算和统计,发现黄皮表达基因密码子的平均GC含量为0.448,同义密码子第3位核苷酸的平均GC含量(GC3S)为0.400。表达基因整体的ENC取值为56.5,其中绝大部分的ENC值大于35,说明黄皮表达基因密码子使用偏好性程度整体水平较低。通过高频密码子分析法确定了GCU、AGA、AAU、GAU、AUU、UUU、UCU、CAU、CUU、UUG和GUU 11个高频密码子。将黄皮的密码子使用频率与人、小鼠、果蝇、酵母、大肠杆菌5种模式生物以及拟南芥、水稻、葡萄、草莓4种不同类型植物进行比较,发现其与果蝇和大肠杆菌存在较大差异,而与拟南芥和葡萄基本一致。以上研究结果对黄皮基因合适表达系统的选择以及外源基因在黄皮中的高效表达具有重要指导意义。     

永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,以永椿香槐叶绿体基因组中的40条蛋白质编码序列为研究对象,利用Codon W 1.4.2和CUSP在线软件对永椿香槐叶绿体基因组进行了中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明,永椿香槐叶绿体基因组密码子不同位置上的GC含量依次是GC₁(46.33%)>GC₂(39.81%)>GC₃(29.58%),表明叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾;其ENC的范围为34.93～55.78,有27个ENC值>45,表明其密码子的偏好性较弱;RSCU>1的密码子中有29个以A、U结尾。中性分析显示,GC₁₂和GC₃的相关系数和回归系数分别为0.126 0和0.224 3,相关性不显著;ENC-plot分析显示ENC频数比值在-0.05～0.05间的有12个,这部分基因密码子偏好性主要受选择的影响;PR2-plot分析中,T>A、G>C,说明永椿香槐叶绿体基因组密码子偏好性受多种因素...     

基于RNA-Seq的莲雾密码子偏好性分析

本研究以莲雾转录组中筛选出50 360条Unigene为数据来源,应用编写的perl脚本、CUSP和SPSS软件对序列进行了密码子偏好性分析以及多元统计分析。结果表明,莲雾转录组数据中的17 723条高置信蛋白编码基因CDS序列的平均总GC含量为49.47%,同义密码子第三位出现G或C的频率为50.91%,比出现A或T的频率高,有效密码子数(ENC)取值介于23.7~61.0,平均为58.4;确定了16个莲雾最优密码子,其中15个密码子以A/T结尾,仅有1个以G结尾,说明莲雾最优密码子偏爱以A/T结尾。通过和17种植物的密码子使用频率进行比较,发现RSCU值相对于GC3s含量是评估植物进化关系一个更好的参数。同时我们还确定了20个氨基酸密码子双联密码子的序列情况。本研究结果对指导莲雾基因改造,遗传转化,新基因的发现、功能基因表达调控研究,蛋白质结构和功能预测、以及与其他物种的比较基因组学研究和分子标记育种等基因工程问题具有一定的参考价值。     

霍山石斛转录因子MYB1R1密码子选用偏好性分析

通过密码子选用偏好性分析确定霍山石斛转录因子MYB1R1(Dh MYB1R1)最优密码子,为基因表达寻找最适异源受体,从而为基因功能研究提供更理想的验证系统。本研究采用Codon W、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析其密码子选用偏好性参数,并进行了物种间基因组的比较。结果显示,物种间MYB1R1密码子选用偏好性存在一定差异;Dh MYB1R1密码子偏好以A或U结尾,虽然该选用偏好性较弱,但显示其更偏向双子叶植物类群;基于MYB1R1编码序列聚类分析得到的进化树比密码子选用偏好性聚类更接近APGIII的分类结果。密码子使用频率比较结果显示:相比属于真核的酵母菌,属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为Dh MYB1R1基因表达的异源受体,同时烟草比拟南芥及其他单子叶植物更适合作为Dh MYB1R1转基因研究的异源受体。本研究结果不仅对霍山石斛基因表达最适异源受体提供了理论依据,同时也对霍山石斛与双子叶植物在进化中较晚分离提供了证据。     

大豆基因组和转录组的核基因密码子使用偏好性分析

研究大豆核基因密码子的使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特点的因素,为运用基因工程技术提高改良大豆提供理论依据。以大豆基因组的46 430个高置信编码基因和2 071条大豆全长转录本序列为数据来源,应用CodonW软件对大豆全基因组密码子组成、同义密码子使用频率和全长转录组编码区密码子使用各项参数的计算和统计分析发现,基因的表达水平与编码区G+C和GC3s含量均呈极显著正相关,且G+C和GC3s含量越高的基因密码子使用偏好性越高,并确定了UCC和GCC为大豆最优密码子。编码区长度分组分析表明,密码子使用偏好性随编码区长度的增加而降低,编码区较长的基因则趋向于随机使用密码子,且在转录组数据范围内,编码区长度介于400~600 bp的基因表达水平最高。大豆叶片和种子中特异表达基因的密码子使用偏好性和基因表达水平较为接近,但种子特异表达基因的G+C和GC3s含量均显著高于叶片特异表达基因,而其芳香族氨基酸含量则极显著低于叶片特异表达基因。     

7种作物叶绿体基因的密码子偏好性及聚类分析

研究作物叶绿体蛋白编码基因的编码特点,对指导农作物的叶绿体基因工程研究设计,促进外源基因在受体作物中的高效、稳定表达具有重要作用。为此,综合运用了多种分析软件,对7种大田作物的叶绿体蛋白编码基因进行分析。结果表明:叶绿体蛋白编码基因的总碱基构成在7种作物中差异不大,都是A含量最高,而G,C的含量较低;但在密码子第3位的碱基构成上却有明显差别,3种双子叶作物偏爱以C,T结尾的密码子,而禾本科的4种作物则偏爱以T,C结尾的密码子;RSCU(同义密码子的相对使用度)值显示出禾本科作物有26个密码子具有偏好性,而双子叶作物有25个密码子具有偏好性,但二者之间有22个相同的偏好性密码子。基于RSCU值的聚类结果显示,植物的密码子偏好性具有种族特征,表明基于叶绿体蛋白编码基因的密码子使用特性的聚类结果可以作为系统发育分析的重要补充。     

蒙古韭叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为分析蒙古韭叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究通过高通量测序获得了蒙古韭叶绿体基因组序列,从中筛选出52条蛋白编码序列(codingsequence,CDS),利用CodonW 1.4.2和在线软件CUSP进行密码子使用模式及偏好性成因分析.结果显示,蒙古韭叶绿体基因组的有效密码子数(effective number...     

细基江蓠线粒体基因组密码子偏好性分析

以细基江蓠为研究对象,选取其线粒体基因组序列中以AUG为起始密码子且长度大于300 bp的22条非重复序列来进行密码子偏好性分析。结果表明：密码子第3位的平均GC含量为14.60%;ENC的分布范围为28.48～43.36,平均值为36.51;RSCU值>1的密码子共有29个,且密码子全部是以A或U结尾。中性绘图分析显示,GC₁₂与GC₃之间的相关系数为0.297,相关性未达到显著水平;ENC-plot分析发现,大部分基因位于标准曲线的附近;PR2-plot绘图分析显示,密码子第3位碱基含量T>A、G>C;对应性分析表明,第1、第2、第3、第4向量轴的贡献率分别为23.96%、11.15%、9.95%和6.38%,第1向量轴与GC、CAI、ENC、GC_3s均无显著相关,最终把AUA、CUU、CCA、ACU、GCU、GAA、UGA、CGA、AGU和AGA 10个密码子确定为最优密码子。研究结果为今后优化细基江蓠线粒体基因组密码子,提高表达效率和改良细基江蓠目标性状提供理论基础。