13种植物actin基因的密码子使用特性分析

[目的]分析13种植物actin基因的密码子组成、密码子偏性及聚类关系,了解其密码子使用模式及影响密码子使用的因素,为深入研究分子进化及物种进化提供参考.[方法]运用CodonW 1.4.4软件分析13种植物的肌动蛋白基因(actin)密码子组成及使用参数,并对影响密码子偏性的因素进行研究.应用MEGA 4.1对13条基因的CDS序列进行聚类分析,采用SPSS 20.0进行密码子偏性的聚类分析.[结果]双子叶植物中actin基因的GC含量为45.0%~51.2%、GC3s含量为36.3%~53.8%,单子叶植物中GC含量为53.0%~58.3%、GC3s含量为60.9%~75.8%;actin基因在单子叶植物中偏爱G/C结尾的密码子,双子叶植物中偏爱A/T结尾的密码子.GC和GC3s与有效密码子数(ENC)呈极显著负相关(P<0.01),相关系数均为-0.906.ENC绘图分析结果表明,actin基因密码子偏性同时受突变和选择压力影响,单子叶植物受选择压力影响的程度大于双子叶植物.基于actin基因密码子偏性的聚类将单子叶植物高粱、玉米聚为一类,水稻、大麦、竹聚为一类,8种双子叶植物聚为一类.[结论]actin基因密码子偏性与碱基组成密切相关,其密码子偏性在单、双子叶植物间存在差异,依据密码子偏性的聚类能在一定程度上反映物种间的亲缘关系.     

8种植物类甜蛋白家族基因进化及密码子特征分析

类甜蛋白(thaumatin-like proteins, TLP)被归为病程相关蛋白第5家族,在植物防御和生长发育过程中发挥作用。使用Mega X、CodonW及EMBOSS网站在线软件,分析8种植物(莱茵衣藻、小立碗藓、拟南芥、水稻、谷子、高粱、小麦、玉米)类甜蛋白家族进化和密码子使用偏性。结果表明,植物类甜蛋白主要归为10个聚类组,其中聚类组Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ中的TLP数目相对较多;5种禾本科作物TLP家族基因主要以G和C作为第3位密码子,密码子具有较强的偏好性,多数类甜蛋白基因ENC值较小,GC3s值分布较集中;8个最优密码子第3位均为G或C结尾,禾本科植物类甜蛋白家族基因密码子偏好G/C结尾。本研究分析了8种植物中类甜蛋白家族基因的进化特征及密码子使用偏性,为该家族基因的分子进化以及转基因应用提供了理论依据。     

5种柏科植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】通过叶绿体基因组密码子偏好性,分析5种柏科植物(秃杉、水杉、杉木、福建柏、日本柳杉)的亲缘关系,筛选出与秃杉亲缘相近者作为异种砧木,为秃杉无性繁殖与规模化生产提供理论参考。【方法】通过NCBI下载并筛选5种柏科植物的蛋白编码序列,使用CUSP、CodonW、SPSS、MAFFT等软件分析密码子偏好性形成模式,并构建聚类树和系统发育树。【结果】5种柏科植物叶绿体密码子的A/T碱基均较多,且第3位以A/T结尾为主;有效密码子数基本高于35,密码子使用偏好性总体较弱;由中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析可得,密码子偏好性的形成同时受自然选择、碱基突变等多种因素影响,且自然选择是主导因素;通过相对同义密码子分析和最优密码子分析确定AAA、CCA、GCU同时为秃杉、水杉、杉木与福建柏的最优密码子,无以G/C结尾的密码子;秃杉与水杉、杉木、福建柏、日本柳杉共有的最优密码子分别为9、7、11、7个,数量上差异较小;基于相对同义密码子使用度与基于蛋白编码序列构建的进化树结构相似,基于全序列和蛋白编码序列构建的系统进化树均显示秃杉与杉木的亲缘关系最为接近。【结论】叶绿体基因...     

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。     

芍药AP1(APETALA 1)基因密码子使用的偏好性分析

在前期克隆芍药AP1基因(登录号为KC354376)的基础上,运用CHIPS、CUSP和CodonW在线程序,分析芍药AP1基因的密码子偏好性,并与其他物种的AP1基因以及模式生物的基因组进行比较。结果表明,芍药AP1基因大部分偏好使用以A/T结尾的密码子,29种偏好密码子(RSCU值>1)中,偏好性较强的有CCA、AGG、TCA、GTT(RSCU值≥2);通过比较12种植物的AP1基因密码子偏好性,发现AP1基因在芒果和梨中的表达水平相对较高,而在芍药和牡丹等植物中的表达水平一般,并且大多偏好以A/T结尾的密码子,这可能与该基因的特殊功能有关;聚类分析结果表明,芍药科中芍药与牡丹聚为一类,梨和碧桃聚为一类;在密码子的使用频率上,芍药AP1基因与酵母基因组的差异小于与大肠杆菌和拟南芥基因组的差异,酵母真核表达更适合作为芍药AP1基因的外源表达系统。本研究结果可为芍药AP1基因在遗传改良中选择合适的受体植物、选择较佳的外源表达系统以及提高该基因的表达水平提供参考依据。     

玉米叶绿体基因密码子使用频率分析

本研究应用软件CodonW,对玉米叶绿体蛋白编码基因的密码子用法进行了初步分析,计算了位于密码子3个位置的GC含量和同义密码子的使用频率,并确定了玉米叶绿体基因组的最优密码子。结果显示玉米叶绿体基因GC含量低,密码子第三位的GC含量最低,偏好使用以A或T碱基结尾的密码子;且确定的25种最优密码子也主要以A或T碱基结尾。分析结果对指导外源基因进行分子改造,提高其在玉米叶绿体中的表达效率及细胞器分子进化研究等具有重要意义。     

不同植物CHI基因密码子使用特性及其影响因素分析

查耳酮异构酶(CHI)是类黄酮生物合成早期阶段的一个关键酶,在种皮发育和颜色形成过程中具有重要的调控作用,利用生物信息学软件分析22种植物CHI基因的密码子使用偏好性特点及其影响因素。结果表明:单子叶植物CHI基因偏好以碱基G/C结尾,而双子叶植物对碱基G/C和A/U结尾的偏好程度相似,双子叶植物具有较高的ENC值和较低的Fop值,表明双子叶植物CHI基因具有较弱的密码子偏好性; RSCU值聚类分析显示,AGG、AGA可能为植物CHI基因最优密码子;影响因素分析表明,不同植物CHI基因密码子不同位置的碱基组成差异程度较大,其偏好性主要受自然选择作用中的碱基组成(GC3s、GC12)影响较大,氨基酸平均亲水性(Gravy)对密码子使用偏好也有一定的影响;系统进化显示,大部分亲缘关系较近的物种密码子使用偏性也较相似,但某些传统分类上相似的物种存在一定的差异。     

玉米同义密码子使用偏性分析

利用玉米B73全基因组53 764个基因的表达序列数据,使用多重变量分析软件CodonW对影响密码子用法的因素进行分析。结果表明:在59种同义密码子中有27种为玉米最优密码子。同时还指出,最优密码子的使用频率(FOP)与基因的G+C含量(GC),尤其是第3位密码子的G+C百分含量(GC3S)、密码子适应指数(CAI)和密码子偏爱指数(CBI)之间均呈现极显著的正相关(相关系数分别为r=0.780 7、0.822 3、0.731 4和0.986 3),而与有效等位基因数ENc存在显著负相关(相关系数r=-0.681 5)。表明基因GC含量直接影响玉米密码子使用的偏性,同时基因的表达水平越高,对密码子的使用偏向性越强。27个最优密码子的首次确定将对玉米转基因具有重要指导意义。     

陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

 【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能是由选择和突变及其它因素共同作用形成的。     

哺乳动物TRPM1密码子使用偏性及其聚类分析

瞬时受体势M亚基1(Transient receptor potential melastatin 1,TRPM1)是一种非选择性离子通道,主要通透Ca2+等二价金属阳离子。利用Codon W软件对15种哺乳动物TRPM1基因序列进行分析,比较了同义密码子相对使用度形成的聚类和编码区形成的系统发育树。结果表明,哺乳动物TRPM1基因对GCC、CAC、ATC、CTG、AAC、CCC、CAG、TCC、GTG和TAC密码子的使用存在偏好性,但终止密码子的使用不存在种属差异。密码子偏爱指数、有效密码子数、GC含量和密码子第三位的GC含量均能影响哺乳动物TRPM1基因所用密码子。两种聚类结果显示,由编码区形成的系统发育树能更准确反映物种间的亲缘关系。     

13种哺乳动物OTR密码子使用偏性及其聚类分析

目的研究13种哺乳动物催产素受体基因（OTR）密码子使用偏性,并探讨其影响因素;通过对偏性情况进行聚类分析,研究其与系统发育的关系．方法计算RSCU,CBI,ENC等密码子偏性指标,与可能的几种影响因素做相关性分析,采用SPASS15．0软件,以相对同义密码子使用度为变量对偏性情况进行聚类分析．结果与结论1）CUG,GUG,GCC,UUC,AUC,CGC为哺乳动物OTR使用频率较高的密码子;2）密码子第3位碱基的GC含量是影响哺乳动物OTR密码子偏性的主要因素,基因的GC含量次之,而芳香族氨基酸的含量和蛋白疏水水平对其密码子使用偏性的影响不大;3）对于功能相同的基因,亲缘关系相近的物种密码子使用偏性指标较接近,但某些物种仍有一定差异．     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

基因密码子与互补密码子使用的相关分析

遗传密码是基因与蛋白质进行信息对接的桥梁,研究不同进化阶层生物的密码子与互补密码子的使用规律是揭示物种进化的一种重要途径.为了阐明不同生物和细胞器基因密码子与互补密码子使用之间的内在联系及其在进化中的意义,作者选取了44种细胞生物、16种病毒、40种线粒体和20种叶绿体的基因密码子与互补密码子数据,并进行关联分析.结果显示:(1)无论是古细菌,真细菌,病毒,真核生物还是两类细胞器,它们的密码子与互补密码子的使用频率大多表现为显著或极显著正相关;(2)不同生物和细胞器基因密码子与互补密码子使用频率之间相关程度也存在明显的异质性.细胞生物和两类细胞器基因密码子与互补密码子使用的高度一致性反映了它们可能具有共同的起源,显著的异质性则反映了它们分别经历了不同的进化选择压力.密码子与互补密码子的使用相关程度不仅能被用作为测量物种进化过程中所经历选择压力的指标,而且也能被用作为碱基摆动和修饰的指示器.此外,文中还对生物进化早期存在DNA双链同时具有编码基因功能的可能性进行了讨论.     

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。     

药用真菌茯苓基因组密码子使用偏性分析

为了解药用真菌茯苓基因组密码子使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特性的因素,以茯苓核基因组和线粒体基因组数据为研究对象,利用CodonW、Mega X和EMBOSS等软件对基因密码子使用偏性进行分析,根据中性绘图、奇偶偏性绘图、ENC-plot和对应性分析推测茯苓基因组密码子偏性形成的影响因素.茯苓核基因平均GC含量...     

2种羌活药用植物的叶绿体基因组密码子使用偏性分析

对羌活(Notopterygium incisum)与宽叶羌活(N.franchetii)的叶绿体编码基因的密码子使用偏性(codon usage bias)及其影响因素进行了分析。结果表明：羌活和宽叶羌活的叶绿体基因组总ENC值分别为49.79和49.70,偏性较弱,密码子第3位碱基倾向于使用A/T。PR2-plot分析表明,选择压力和突变都是影响2种羌活叶绿体密码子使用偏性的主要因素;而中性绘图分析和ENC-plot分析表明选择压力是影响2种羌活叶绿体密码子使用偏性的主要因素。相对同义密码子使用度(RSCU)分析确定了2种羌活中使用频率较高的30个高频密码子,几乎都以A或U结尾,只有UUG以G结尾。羌活的最优密码子9个,宽叶羌活的最优密码子7个。2种羌活有5个最优密码子相同,分别是UUG、CAU、CGU、AGU、GGA。该研究结果为后续药用羌活植物的基因表达、蛋白质翻译和遗传育种研究提供了研究依据和基础数据。     

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...     

茶树CsNRT1.1基因密码子使用特性分析

运用CUSP、Condow等程序对茶树CsNRT1.1基因、茶树基因组及不同物种NRT1.1基因进行密码子使用特性分析,并比较了CsNRT1.1基因与不同模式物种密码子使用偏好性差异。结果显示,茶树CsNRT1.1基因编码区偏好使用A/U,密码子结尾偏好使用G/C,RSCU值1的偏好性密码子有26个,其中偏好性较强的只有AGG(RSCU2),并偏好以G/C结尾;CsNRT1.1基因和茶树基因组中密码子偏好性存在差异,共计25个密码子使用偏好性存在明显差异,5个氨基酸密码子偏好性完全一致;CsNRT1.1等少数NRT1.1基因的ENc值较高,CAI、CBI值较低,说明其密码子使用偏好性较低,同时基因表达水平可能较低;CsNRT1.1基因与双子叶植物拟南芥、烟草及酵母菌密码子偏好性差异较小;对NRT1.1基因基于编码基因序列(CDS)组成和基于密码子偏性的聚类分析结果存在一定差异,但在一定程度上都能反映物种间的亲缘关系。     

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。