7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。     

桦木科叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育分析

为分析桦木科叶绿体基因组编码区密码子的使用特征,利用CodonW1.4.2、Origin、SPSS25.0、 MEGA7.0软件和在线程序CUSP对50种桦木科植物叶绿体基因组密码子的偏好性及物种间的系统发育进行分析。结果表明,桦木科叶绿体基因组密码子适应指数（codon adaptation index,CAI）在0.163～0.166之间,平均0.165,有效密码子数（effective number of codon,ENC）范围在49.29～50.46之间,平均49.78,密码子偏好性弱。密码子不同位置的GC含量表现为GC1(45.4%)>GC2(37.4%)>GC3(29.7%),表明桦木科叶绿体密码子偏好于使用A/U结尾。ENC与密码子GC2、GC3及平均GC含量呈极显著正相关（P<0.01）。中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明,自然选择是桦木科叶绿体基因组密码子偏好性的主要影响因素。桦木科叶绿体基因组共有15个最优密码子,分别为CUC、CUG、AUC、GUC、GUG、GGG、UGC、CCA、ACG、GCC、CGA、CGG、CAG、GAG...     

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。     

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...     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

老班瑶药牛耳风叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好性分析

为探究老班瑶药牛耳风叶绿体基因组的结构特征、系统进化以及密码子偏好性,以瑶药牛耳风为研究材料,对其叶绿体基因组进行测序和组装。结果表明,牛耳风叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区以及1对反向重复区组成,全长189 920 bp,包含118个基因,其中99个编码蛋白质的基因,11个tRNA基因,8个核糖体rRNA基因;共检测到71个简单序列重复（simple sequence repeat, SSR）位点。系统进化分析表明牛耳风与番荔枝属的刺果番荔枝（Annona muricata）亲缘关系最近。密码子偏好性分析表明,牛耳风的密码子偏好性较弱,且密码子偏好性主要受选择因素的影响,最终选出11个最优密码子,其中10个以A/U结尾,为瑶药牛耳风的系统进化研究等提供科学依据。     

显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子 使用偏好性分析

【目的】显齿蛇葡萄（Ampelopsis grossedentata）,是葡萄科（Vitaceae）蛇葡萄属（Ampelopsis） 中的一种藤本植物,具有良好的药用价值。分析显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用偏好性及其主要影响因素, 为其叶绿体基因组学研究、物种保护和种质创新提供参考。【方法】从 NCBI 在线数据库下载完整的显齿蛇葡萄 叶绿体基因组序列,并进行蛋白编码序列筛选,再利用 CodonW 软件计算各基因的有效密码子数（ENC）、同义 密码子相对使用度（RSCU）及密码子 3 个位置的 GC 含量,最后利用 R 软件计算各参数间的相关性并绘图。【结 果】从显齿蛇葡萄叶绿体基因组中共筛选出 59 条蛋白编码序列。总的 GC 平均含量和密码子第 3 位碱基的 GC 平均含量分别为 37.98% 和 29.45%,ENC 值介于 37.39~57.12 之间,表明显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用具 有较弱的偏好性。ENC-plot、PR2-plot 及中性绘图分析表明,影响显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用偏好性 的最主要因素为自然选择。此外,还鉴定出 13 个最优密码子,分别为 UUU、CUA、AUA、UCA、CCA、ACA、 GCA、CAU、GAU、UGA、AGA、GGA 和 GGG。【结论】研究结果为显齿蛇葡萄系统发育及叶绿体基因组密码 子进化研究提供参考。     

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。     

蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解蒜头果叶绿体基因组密码子的使用偏性,利用Codon W 1.4.2和CUSP软件对蒜头果叶绿体基因组中33个基因的密码子进行中性绘图,应用ENC−plot、PR2−plot绘图分析并确定了其最优密码子。结果表明：蒜头果叶绿体基因组密码子的第3位碱基GC含量为28.43%,远低于第1位（47.74%）和第2位（41.05%）,RSCU值大于1的密码子有30个,其中12个以A结尾,16个以U结尾,说明蒜头果叶绿体基因组的编码基因偏好以A和U结尾。GC₁₂和GC₃的相关系数为0.1646,相关性不显著,回归系数为0.0004;有效密码子数（ENC）范围为40.39～54.86,大于45的有25个,ENC比值主要分布在−0.05～0.05之外。蒜头果叶绿体基因组中的大部分基因分布在PR2平面图的下半部或右下半部,说明蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性更多地受选择的影响,同时亦受其他因素的影响。蒜头果叶绿体基因组的最优密码子确定为UUU、UUA、GUA等18个。     

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。     

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。     

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。