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。     

基于采后转录组的香菇密码子偏好性分析

以香菇基因组数据为基础,对其细胞核基因组的密码子偏好性及偏好性形成因素进行分析。香菇细胞核编码基因的GC含量为48.66%,同义密码子第3位中碱基T(T3s)的出现频率最高（36.07%）,同时高表达基因的GC、GC3以及GC3s含量均显著高于基因组水平;相关性分析结果显示基因表达与序列C3s含量、GC3、GC3s、GC含量、C含量以及CAI呈显著正相关;香菇基因组编码序列中共29个高频密码子,结合转录组筛选高表达和低表达基因的基础上鉴定出16个最优密码子;偏好性形成影响因素分析表明,香菇基因组密码子偏好性形成受中性突变和选择压力影响。本研究可以为采后香菇关键基因功能解析,开展香菇采后品质劣变机制研究提供参考。     

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。     

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...     

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26 873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,...     

冬凤兰叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为明确冬凤兰叶绿体基因组密码子的使用模式及其影响因素,利用CodonW、CUSP、CHIP等软件对得到的43条序列进行分析。结果表明：冬凤兰叶绿体基因组密码子GC3平均值为27.78%,ENC平均值为47.59,偏好性较弱;GC3碱基组成较GC1、GC2存在显著差异,且3位碱基使用T>A,G>C;结合30个高频密码子和22个高表达密码子,确定GCA、CGU、CGA、AAU、UGU、CAA、GGU、CAU、AUU、UUA、AAA、UUU、CCU、GAA、UCU、UCA、ACU、UAU、GUA等19个密码子为最优密码子。综合分析表明,冬凤兰叶绿体基因组偏好A/U结尾密码,主要受自然选择的影响,同时也受其他如突变和碱基组成等因素的影响,这对应用叶绿体基因工程对其进行性状改良和外源基因表达等具有指导意义。     

辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

确定中草药辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性及其成因。密码子使用特性利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序分析50条经筛选的CDS序列,结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,最终确定最优密码子。结果显示,叶绿体基因组密码子不同位置碱基GC含量的总体趋势为GC₁(47.60%)>GC₂(40.25%)>GC₃(30.96%),ENC值与GC₃呈极显著正相关,RSCU值大于1的密码子数量有31个,其中30个密码子以A/U结尾,仅1个以G结尾,表明密码子第3位碱基偏好以A/U结尾;ENC值分布在38.10～58.19之间,平均值为48.77,存在较弱密码子使用偏性;进一步分析发现自然选择是影响辽细辛密码子使用偏性的主要因素;以ENC值和RSCU值为参考,共筛选出18个最优密码子,除UUG外,其余17个密码子均以A/U结尾。该结论可为辽细辛的叶绿体基因工程、系统进化、环境适应等研究提供参考依据。     

石榴木质素合成途径进化与密码子使用偏好性分析

木质素是陆生植物进化的标志,对植物适应陆生环境具有重要作用。本研究选取石榴(Punica granatum)等18种农林业广泛栽培或湿地系统中具有重要价值的维管束植物,进行木质素合成途径基因进化与密码子使用偏好性分析。结果表明:石榴木质素合成途径基因偏好以G/C结尾的密码子,与单子叶类群和双子叶锦葵类分支相一致,受突变压力影响较大;木质素合成途径基因的进化存在明显的种系特异性;对双子叶植物的长期人工选育会诱导密码子向弱偏好性方向进化。     

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。     

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。     

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。     

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。     

番茄WRKY转录因子密码子偏性分析

WRKY基因家族在响应植物发育和生理过程、多种应激反应中发挥着重要作用。为揭示番茄WRKY基因的特性和密码子使用模式,本研究通过CodonW、CUSP和SPSS软件对番茄81个WRKY基因密码子使用偏性进行分析。结果表明:WRKY基因平均GC含量为39.33%,GC3平均含量为31.80%,表明WRKY基因密码子倾向以A或T (U)结尾;相对同义密码子(RSCU)分析显示,RSCU1的密码子有27个,其中25个以A、U结尾;有效密码子数(ENC)和密码子适应指数(CAI)范围分别为35.77～55.93和0.13～0.28,表明密码子偏性较弱且WRKY基因表达水平较低;中性分析、ENC和PR2作图分析发现WRKY基因密码子使用模式受碱基组成、突变和自然选择压力的影响。此外,只有1个密码子鉴定为WRKY基因最优密码子。该研究结果为番茄WRKY基因转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持。     

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。     

杏扁PaCBF1基因密码子偏好性分析

为了研究杏扁PaCBF1基因密码子偏好性,以及为其选择适合的受体,本研究利用CHIPS、CUSP在线程序以及Codon W1.4.2软件对杏扁PaCBF1基因密码子偏好性进行分析;利用SPSS 22.0软件、MEGA5.0软件对各树种CBF基因进行聚类分析。结果表明,杏扁PaCBF1基因ENc值和CAI值分别为54.053、0.163;编码区G+C含量高于A+T含量,并且偏向于G/C结尾的密码子;其他树种CBF基因也偏向于G/C结尾的密码子。聚类分析表明,杏扁与梅的密码子使用偏性的相似性较高。密码子使用频率比较分析,发现杏扁PaCBF1基因密码子使用频率与酵母、大肠杆菌、烟草、拟南芥基因组密码子之间存在一定的差异。因此,要使杏扁PaCBF1基因在4种模式生物中高效表达,需将杏扁PaCBF1基因改造成宿主基因组偏爱的密码子。此研究为PaCBF1基因选择适合的受体提供了依据,同时也为进一步研究杏扁PaCBF1基因的表达、功能以及对非生物逆境的抵抗机制提供理论依据。