牛亚科动物线粒体基因密码子偏好性及聚类分析

运用多种分析软件对13种牛亚科动物及4种对照动物线粒体的编码蛋白基因进行分析。结果表明,牛亚科动物线粒体基因的有效密码子数(ENC)都小于40.50,显示出明显的密码子偏好性,在碱基组成上偏爱以A结尾的密码子。同义密码子使用度(RSCU)表明,共有13个密码子在编码使用上具有偏好性。在聚类分析中,基于线粒体基因密码子偏好性的聚类结果与基于线粒体基因序列的聚类结果基本一致,说明物种的亲缘关系与密码子使用偏好性有关,线粒体基因密码子偏好性和线粒体基因序列均可以用于物种的分类研究。美洲野牛与牦牛聚为一类,爪哇野牛、普通牛、原始牛和瘤牛聚为一类,支持将牦牛划分为牛亚科中的一个独立属即牦牛属的观点。     

七种药用植物c4h基因密码子偏好性及聚类分析

为了深入研究药用植物基因特性,利用CodonW和SPSS18.0软件对丹参、黄芪、黄芩、忍冬、桑树、野甘草、长春花共7种药用植物c4h基因密码子进行偏好性和聚类分析。结果表明:7种药用植物c4h基因的有效密码子数介于46.1~55.92,密码子使用偏好性弱,5种药用植物倾向于GC结尾的密码子,2种倾向于AT结尾的密码子。7种药用植物经聚类分析分为两大类,长春花与黄芪为一大类,另一大类中,丹参与黄芩为一类,野甘草、桑树和忍冬为一类。     

豆科植物IPI基因密码子偏好性

异戊烯基焦磷酸异构酶（isopentenyl diphosphate isomerases,IPI）作为2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP）和甲羟戊酸（mevalonate,MVA）途径的关键酶,参与植物萜类化合物的生物合成。豆科植物含多种萜类物质,研究豆科植物IPI基因密码子偏好性对促进豆科植物IPI基因表达、增加萜类物质产率具有重要意义。运用Codon W、EMBOSS等程序分析32个IPI基因的碱基组成、相对密码子使用度（RSCU）、有效密码子数（ENc）、密码子适应指数（CAI）等参数,并结合ENC-GC3s与PR2-plot方法确定豆科植物IPI基因的密码子偏好性。结果表明,豆科植物IPI基因偏好性较强（RSCU>1）的密码子有7个,最优密码子是GGU,第3位碱基的GC含量（GC3s）[落花生2 (Arachis hypogaea 2)除外]与同义密码子GC含量（GC）<0.5,密码子偏好以A/U结尾。ENc为46.69~55.00,CAI为0.23~0.27,IPI基因表达水平偏低。ENc-GC3s与PR2-plot分析结果表明,自然选择是形成豆科植物IPI基因密码子偏好性的主要原因。相较于RSCU聚类树,基于编码序列的系统进化树更能反映物种真实的系统发育关系。大肠埃希菌、烟草与拟南芥可以作为豆科植物IPI基因外源表达的宿主,研究结果将为开展IPI基因的密码子改造与遗传工程操作奠定基础。     

莴苣线粒体基因组密码子使用偏好性分析

为了分析栽培莴苣Lactuca sativa‘Salinas’和野生莴苣Lactuca saligna的线粒体基因组密码子使用特征差异,对2种莴苣的线粒体基因组编码序列进行密码子使用偏好性研究,比较其密码子偏好性形成的影响因素和演化过程。结果表明：栽培莴苣和野生莴苣线粒体编码基因的总GC含量分别为43.43%和42.54%,富含A/T碱基。2种莴苣的有效密码子数（ENC）都在36.61～61.00,密码子偏好性较弱。中性绘图分析表明,2种莴苣线粒体编码基因的第1、2位和第3位碱基GC含量较为保守,选择是影响2种莴苣线粒体基因密码子使用偏好性的主要因素。PR2-plot分析表明,2种莴苣线粒体基因第3位碱基更偏好使用嘧啶碱基。ENC-plot分析结果显示,2种莴苣的线粒体基因密码子偏好性主要受到选择压力影响。对2种莴苣的相对同义密码子使用度（RSCU）分析表明,栽培莴苣和野生莴苣分别有28个和29个高频密码子,除亮氨酸外,2种莴苣的高频密码子均以A/U结尾。2种莴苣线粒体编码基因的密码子使用偏好性总体上较接近,但最优密码子存在较大差异。这种差异可能是因为2种莴苣的低表达基因库差异造成的,...     

法螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】分析法螺（Charonia tritonis）线粒体基因组密码子偏好性,探究基因突变和自然选择对密码子偏好性的影响,为法螺属动物类群的系统发育树构建及种质资源保护与遗传改良提供参考依据。【方法】以法螺线粒体全基因组序列为材料,选择以ATG为起始密码子的非重复且长度大于300 bp的11个CDS（Coding D...     

牦牛mtDNA编码蛋白质的基因密码子偏好性研究及聚类分析

对牦牛线粒体DNA(mtDNA)编码蛋白质的基因序列进行分析,探讨基因序列密码子的使用模式和特性,并根据基因序列和密码子的偏好性对牦牛与其他物种间的进化关系进行聚类分析。结果表明,牦牛mtDNA编码蛋白质的基因偏爱使用碱基A以及以A结尾的密码子,UUC、UAC、CAC、CAA等28个密码子为牦牛mtDNA编码蛋白质基因的偏好性密码子。家牦牛与野牦牛亲缘关系最近,首先聚为一类,然后依次与其他牛、山羊、绵羊等物种相聚。     

菜蝽线粒体基因组密码子偏好性分析

目前,大量昆虫线粒体基因组已被测出,关于昆虫线粒体基因组密码子偏好性的研究也逐渐展开。通过对菜蝽线粒体基因组中的蛋白编码基因组密码子偏好性进行分析,旨在为研究该类群的进化提供相应的理论依据。采用Codon W、CAIcal统计了13条蛋白编码基因序列密码子各位点的GC含量和有效密码子数(ENC);采用MEGA计算同义密码子使用频率(RSCU);利用中性绘图和ENC绘图分析密码子偏好性成因。结果显示,密码子第3位的GC含量明显小于第1、2位,且偏好使用第3位为A/U结尾的密码子;中性绘图和ENC绘图分析结果表明,选择压力是影响菜蝽线粒体蛋白编码基因组密码子偏好性的主要原因。     

莲藕PPO基因密码子偏好性特征分析

为了解莲藕多酚氧化酶(PPO)基因密码子使用偏好性、不同物种中PPO基因同源关系及异源表达受体,本研究运用CondonW和EMBOSS程序对莲藕PPO基因密码子进行分析。结果表明,莲藕PPO基因偏好性较弱但偏好于G/C结尾的密码子,其中高频密码子有24个(同义密码子相对使用度1),偏好性最强的有3个(同义密码子相对使用度2)。用SPSS和MEGA软件对34种单子叶和双子叶植物的PPO密码子进行偏性比较和聚类分析,发现不同物种PPO基因存在不同密码子偏好模式,多数单子叶植物PPO基因密码子偏好性比双子叶植物强。PPO密码子相关性分析结果表明,莲藕PPO密码子使用偏好主要受突变压力的影响。在异源转化受体选择中,大肠杆菌真核表达系统适合莲藕PPO的异源表达,拟南芥则是莲藕PPO转基因的理想受体。莲藕PPO密码子偏好模式分析为后续的PPO基因遗传转化研究提供了理论依据。     

10种植物PSY基因密码子使用偏好性分析

选取10种植物PSY基因的CDS编码区序列,通过计算序列的碱基组成、有效密码子数(ENC)、同义密码子相对使用度(RSCU)等相关参数,并对这些序列进行ENC绘图与奇偶性分析,揭示10种植物对PSY基因密码子的使用偏好性。结果表明10种植物对于PSY基因密码子使用优先选择含有A和U末端密码子。ENC图显示除突变影响PSY基因密码子使用偏好性以外,还存在其他因素的影响。通过对RSCU值聚类分析发现,10种植物中含有UUG、AGA、AGG、GGA、GAU、ACA、GUU、CCU、GCU、UCU、UCA的密码子为最优密码子(RSCU值>1.6)。DANMAN结果显示GAAGATGC是10种植物所含有的最长的保守区域。以辣椒PSY基因为例,预测得到大肠杆菌和酿酒酵母是最合适的辣椒PSY基因的宿主。     

瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】探究瓜螺（Melo melo）线粒体全基因组密码子使用偏好性,明确影响密码子偏好性的因素,为提高基因表达效率及了解瓜螺线粒体基因组的特性和进化方向提供科学依据。【方法】以瓜螺线粒体全基因组序列为研究对象,从中筛选出11条长度大于300 bp且以ATG为起始密码子的非重复基因序列,利用CodonW 1.4.2、Excel 2017及SPSS 22.0等软件进行瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析。【结果】不同基因序列密码子位置所对应的G+C含量不同,其中,GC₁（密码子第1位所代表的G+C含量）、GC₂（密码子第2位所代表的G+C含量）、GC₃（密码子第3位所代表的G+C含量）的变化范围分别为35.20%~51.90%、16.40%~40.60%和13.10%~34.90%,对应平均值为41.15%、32.29%和23.71%,GC₁和GC₂明显高于GC₃;密码子适应指数（CAI）在0.110~0.180,平均为0.137;密码子偏好性指数（CBI）在-0.272~-0.090,平均为-0.175;最优密码子使用频率（FOP）在0.216~0.339,平均为0.277;有效密码子数（ENC）在36.84~53.75,平均为45.59;总平均亲水性（GRAVY）在0.480~1.394,平均为0.968。有30个同义密码子的相对使用度（RSCU）大于1.00,且主要以A/U结尾。中性绘图分析发现,GC₁和GC₂平均值（GC₁₂）与GC₃的相关系数为-0.438,相关性不显著（P>0.05,下同）;ENC-plot绘图分析结果显示,各散点（基因）均位于标准曲线附近,其中,NAD4、COX2和NAD3基因位于标准曲线上方,COX1、ATP6、NAD1、NAD6、COB、NAD5、COX3及NAD2等8个基因位于标准曲线下方;在对应性分析中,第一、第二、第三、第四向量轴的贡献率分别23.12%、15.19%、13.17%和9.63%,前4轴累计差异为61.12%。综合高频密码子与高表达密码子,最终筛选出4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）,且均以U结尾。【结论】瓜螺线粒体全基因组密码子偏好以A/U结尾的形式,筛选出的4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）均以U结尾。除了自然选择在瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性形成中占主导地位外,突变压力和碱基组成也影响其密码子偏好。因此,可通过瓜螺目的基因密码子优化,有效提高外源基因表达且优化性状决定基因,从而加速瓜螺优良亲本培育的进程。     

15种蔷薇属matK基因的密码子偏好性分析

基于15种蔷薇属叶绿体全基因组图谱,筛选其matK基因并对其密码子偏好性进行分析。结果表明：(1)GC₁、GC₂、GC₃的平均值分别为39.09、31.75、27.98,密码子第1位的GC含量最高,第3位的GC含量最低,具有显著差异性;有效密码子数与第3位密码子的GC含量显著相关;(2)GC₃与GC₁₂的相关性不显著,且密码子的偏好性受自然选择的影响;(3)matK基因的有效密码子数低于预期值,位于标准曲线的下方,说明matK基因密码子的偏好性受到了选择的影响;(4)共计29个密码子的同义密码子相对使用度(RSCU)大于1,其中,有27个密码子均以A/U结尾,仅有2个密码子以G结尾,说明matK基因的密码子偏好以A或者U结尾。RSCU较高的3个密码子为UGA(3.00)、UCU(2.08)、ACU(1.98)。     

大豆GmRAV基因的密码子偏好性分析

运用CUSP和CodonW程序分析大豆GmRAV基因的密码子偏好性,并与其他11种植物的RAV基因密码子偏好性进行比较,以期为该基因在作物遗传改良中选择合适的受体植物提供参考.结果表明,大豆GmRAV基因偏好于以C或G结尾的密码子,基于RAV基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,大豆等共9种双子叶植物聚为一类,玉米、高粱和水稻这3种单子叶植物聚为一类,预示大豆GmRAV基因更适合导入双子叶植物     

18种苔藓植物rbcL基因的密码子偏性及聚类分析

[目的]以18种具有代表性的苔藓植物的叶绿体rbcL基因为研究对象,利用生物信息学方法探究其碱基组成及密码子使用特征,并用不同方法进行聚类分析。[方法]运用密码子偏性分析软件Codon W 1.4.2、碱基组成分析软件DNA star及EMBOSS的CUSP程序探究18种苔藓植物的密码子使用特征,用EBI的Clustal W模块和SPSS分别基于蛋白编码区(Codoning DNA sequence,CDS)核酸序列和同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)进行聚类分析。[结果]各物种rbcL基因AT含量较高;RSCU1的密码子多以A/T结尾;18种苔藓植物之间氨基酸对密码子的选择具有较强的相似性;聚类分析中,基于CDS核酸序列的聚类基本反应真实的系统发育分类,而基于RSCU的聚类与其不一致。[结论]rbcL基因偏好使用以A/T结尾的密码子,本文分析的18种苔藓植物在进化上具有较近的进化关系,但基于CDS核酸序列的聚类和基于RSCU的聚类结果不一致,可能是由于进化过程中个别基因发生了突变。     

基于线粒体COⅠ基因的大小蠹属昆虫DNA条形码研究

大小蠹属昆虫是重要的林木害虫,大部分种类是检疫性有害生物,我国口岸有多次截获记录。为加强对大小蠹属害虫的检疫鉴定,通过线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)867 bp片段序列对大小蠹属17个种类进行序列分析,结果表明,线粒体COⅠ基因可作为大小蠹属昆虫分类的依据;DNA条形码是生物系统分类分子水平上的依据。     

海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为明确海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性及影响因素,以海甜菜线粒体基因组136条蛋白编码序列(CDS)和叶绿体基因组52条蛋白编码序列为数据源,利用Codon W和CUSP软件,结合密码子使用的中性绘图分析、有效密码子数分析(ENC-plot)、偏倚性分析(PR2-plot),探究海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用的偏好性,并明确最优密码子。结果显示：海甜菜线粒体和叶绿体基因组中所有密码子的平均G+C碱基含量分别为43.42%和37.92%;密码子第3位碱基多为A或U。线粒体和叶绿体基因组有效密码子数(ENC)分别为36.44～61.00和35.00～52.01,平均值为52.23和46.10。自然选择是影响海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要原因;GCU、AGG、GCU、CGA等27个密码子可视为最优密码子。本研究结果为海甜菜线粒体和叶绿体基因组的研究和遗传多样性分析提供了参考依据。     

牛科物种FSHβ基因密码子偏好性分析

【目的】为了确定牛科物种FSHβ基因密码子使用上的偏好性及差异。【方法】采用PCR产物直接测序法对36头槟榔江水牛、32头滇东南水牛、26头大额牛和29头中甸牦牛的FSHβ基因编码区序列进行了群体变异检测,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊和绵羊的同源序列,对牛科物种FSHβ基因同义密码子使用的偏好性及其差异进行了深入分析。【结果】各牛科物种共同偏好使用UUC、CUG、AUC、GUG、UCC、AGC、CCC、CCA、ACC、ACG、GCA、UAC、CAG、ACC、GAC、GAG、UGC、AGA、AGG、GGC等20种密码子。除CCA、GCA和AGA之外,其余密码子均以G/C结尾。编码His的两个同义密码子CAU、CAC在沼泽型水牛中无偏好性,在河流型水牛中则偏好使用CAU。编码Lys的两个密码子AAA、AAG在河流型和沼泽型水牛中无偏好性,在野牛和山羊中偏好使用AAG,而牦牛、普通牛、大额牛和绵羊则偏好使用AAA。基于密码子的RSCU值构建的聚类树显示:河流型与沼泽型水牛聚为一类,牦牛、普通牛、大额牛和绵羊聚为一类,野牛与山羊聚为一类。【结论】各牛科物种FSHβ基因在密码子使用上均存在一定的偏好性,但差异较小,且都偏好性使用以G/C结尾的密码子,其中河流型与沼泽型水牛的偏好性最相似。     

苋菜AtrNiR基因密码子偏好性与进化分析

[目的]为实现AtrNiR基因高效遗传转化提供依据.[方法]从GenBank数据库和Codon Usage Da-tabase数据库获取24种植物的NiR基因序列和模式生物的基因组密码子偏好性数据.应用生物信息学软件分析苋菜AtrNiR基因密码子使用偏好性及进化特征.[结果]苋菜AtrNiR基因的有效密码子数(ENc)...     

猪Claudin家族基因密码子使用偏好性分析

猪流行性腹泻病毒(PEDV)可通过感染猪肠道上皮细胞引起仔猪腹泻。紧密连接蛋白是肠道黏膜屏障的重要组成部分,而Claudin家族作为重要的紧密连接蛋白之一,是组成肠道黏膜屏障完整性、决定肠道通透性的重要蛋白分子。研究密码子的使用特性有助于进一步了解某一特定基因的分子机制和进化关系。为了揭示Claudin家族基因密码子使用模式,本研究对Claudin家族22个基因编码序列进行分析,利用CodonW和在线网站EMBOSS Explore计算核苷酸组成、相对同义密码子使用度(RSCU)和密码子使用偏性参数,同时分析了Claudin家族基因密码子使用偏好性的影响因素。结果表明:Claudin家族基因主要偏好以G/C结尾的密码子;RSCU值分析发现,11个密码子CUG、AUC、GUG、UCC、CCC、ACC、GCC、CAG、CGC、CGG、GGC偏好性较强,为优势密码子;聚类结果显示,Claudin-3和Claudin-4较为接近,Claudin-10和Claudin-11较为接近;此外,Claudin家族基因密码子偏好性主要受到突变压力影响。分析Claudin家族基因密码子使用模式,旨在揭示这些基因之间的遗传和进化关系,为今后从密码子优化途径提高外源基因的表达水平提供一定的理论依据。     

蒙古黄芪异黄酮合成酶基因密码子偏好性分析

异黄酮是只局限于豆科蝶形花亚科等极少数植物中的一种植物性雌激素,异黄酮合成酶(IFS)是苯丙氨酸分支代谢途径——异黄酮代谢途径的关键酶。为了解蒙古黄芪IFS基因密码子的使用特性,采用CodonW,SPSS软件及EMBOSS在线程序分析蒙古黄芪IFS基因密码子的偏好性,并分别与14个物种的IFS以及模式生物基因组进行比较。结果显示,蒙古黄芪IFS基因的密码子选择偏性较弱且较偏好以A/T结尾,而物种间IFS密码子选择偏性则存在一定差异;进化树分析表明,基于IFS编码序列聚类结果比密码子使用偏性分类结果能更准确地反映物种间的亲缘关系;密码子使用频率比较结果发现,酵母真核表达系统更适用于蒙古黄芪IFS基因异源表达系统建立,而蒙古黄芪IFS基因与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,尤其拟南芥可能为该基因转基因研究最为理想的受体。     

植物逆境相关基因密码子的偏好性分析

运用CodonW1.4.2和SPSS16.0软件对来源于不同植物的17个逆境相关基因的密码子特性进行了分析。结果显示:除CarPRP1基因的ENC值小于40外,其余基因ENC值均介于40~61之间;除CarPRP1基因的GC含量较高外,其余基因的GC含量均在0.35~0.45之间;除CarNAC5基因之外,其他基因密码子第三位碱基的A和T含量远高于C和G含量。这表明:所选逆境相关基因偏爱以A或T结尾的密码子;而且密码子的偏好性与GC含量有关,GC含量越高的基因则密码子使用偏好性越高。聚类分析结果表明:除CarPRP1基因之外,NAC基因家族、CarEP1基因、NHX同源基因、P5CS同源基因、DREB基因相互之间的距离系数相对较小。