灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】了解灯盏花[Erigeron breviscapus (Vant.) Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。【方法】以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS (coding DNA sequence)进行分析,并进行中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。【结果】叶绿体基因组密码子中不同位置的GC碱基含量比值为GC_1GC_2GC_3,说明密码子末位碱基偏性以A/T (U)结尾;有效密码子数的均值为47.18,密码子使用偏性较弱;3种绘图分析结果发现:影响灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素是自然选择,也受到其他因素(如突变)的影响;最优密码子分析中确定了UUU、UUA和UUG等18个最优密码子,且大多数以A和U结尾,有且仅有1个以G结尾。【结论】灯盏花叶绿体基因组密码子第3位偏好性以A或U碱基结尾,密码子使用模式受选择和其他因素共同影响,其中选择的作用较大。该结果可为后续利用基因工程手段对外源基因密码子改造、提高所转基因在灯盏花叶绿体中的表达提供参考。     

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...     

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0.164 6,相关性不显著,回归系数为0.000 4;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。     

3种榕属叶绿体基因组密码子偏好性分析

为更好了解黄葛榕、榕树和异叶榕叶绿体基因组密码子的使用模式，利用Codon W、CUSP、EXCEL等软件对其叶绿体编码基因的密码子使用偏好性进行系统分析。结果表明，3种榕属植物的第3位碱基以A/T为主且GC3的含量远低于GC1和GC2；并且大部分的ENC值都在40以上，说明3种榕属植物的密码子偏好性较弱；中性绘图、ENC-plot和PR2-plot绘图分析表明，3种榕属植物的密码子偏好性不仅受选择的影响，还受突变等多重因素的影响；此外，还确定了3种榕属植物的最优密码子，且都以A/U结尾。该研究结果可为榕属植物叶绿体基因组后续的外源基因改良奠定基础。     

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。     

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。     

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。     

金银花大毛花叶绿体基因组密码子的偏好性分析

通过分析金银花大毛花叶绿体基因组密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏性形成的主要因素,为金银花系统发育及叶绿体基因组密码子进化研究提供参考。利用生物信息学手段对金银花大毛花50个叶绿体蛋白编码基因的密码子使用偏好性进行分析。金银花大毛花叶绿体基因组GC含量为39.18%,有效密码子数(ENc)为48.81,密码子的使用偏好性较弱;GC与GC1、GC2、GC3、GC3s、GC和CAI之间的相关系数均达到显著或极显著水平;同义密码子的相对使用频率(RSCU)大于1的密码子有30个,其中,28个以A/T结尾;综合ENc-plot分析、PR2-plot分析、中性绘图分析及对应性分析表明,在金银花大毛花叶绿体基因组密码子使用偏好性的形成过程中,选择压力和突变及其他因素共同发挥着重要作用。基于相对同义密码子使用分析,确定了30个高频密码子和5个最优密码子,最优密码子均以A或T结尾。本研究明确了金银花大毛花叶绿体基因组密码子使用偏好性受选择压力和突变等因素的共同影响,并筛选出5个最优密码子。     

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。     

樟叶槭叶绿体基因组序列密码子偏性分析

为确定槭属樟叶槭叶绿体基因组密码子使用模式和原因,通过对樟叶槭叶绿体基因组中筛选的53条基因序列进行中性绘图、ENC-plot与PR2-plot等分析,确定樟叶槭叶绿体基因组密码子偏好性基本特征与其最佳密码子的构成,分析过程中主要使用Codon W 1.4.2、CUSP、R等软件。结果表明,共有28个密码子,且均以A或U结尾,说明樟叶槭叶绿体基因组密码子对A/U结尾偏好。密码子第1、2和3位上的GC平均含量分别为47.04%、39.56%与29.66%,GC平均含量为38.75%,ENC范围在37.60～57.16,其中ENC小于45的只有11个,表明樟叶槭叶绿体基因组密码子存在较弱的偏性。PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于右下方位置;最优密码子确定为UGU、CAA、GUU等15个最优密码子。该结果为槭属植物叶绿体基因组进化与转化体系中载体构建研究提供参考依据。     

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,...     

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...     

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。     

小粒咖啡铁皮卡叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解铁皮卡叶绿体基因组密码子的使用特征及其成因,以筛选的52条蛋白编码序列为研究对象,利用CodonW和CUSP在线软件对其密码子使用特征进行系统分析。结果表明,基因组各位置的GC含量GC₁、GC₂、GC₃分别为47.47%、39.52%、27.92%,30个高频密码子中,以U结尾占比53.33%,以A结尾占比43.33%,以G结尾占比3.33%,说明铁皮卡叶绿体基因偏好使用NNA 和NNU 型密码子,尤其偏好使用NNU型密码子。有效密码子数（ENC）、密码子适应指数（CAI）、最优密码子频率（Fop）分别为46.85、0.167、0.352,均揭示该基因组的密码子偏性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot以及对应分析揭示密码子的偏好性受到选择及其他因素共同作用,最终确定了AUU、GUU和UCU等20个最优密码子。表明铁皮卡叶绿体基因组密码子的偏性较弱,偏好AU结尾的密码子。密码子的使用偏好性受到突变及选择等多种作用共同影响。     

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)。     

翅果油树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确翅果油树叶绿体基因组密码子使用偏好性，从Gen Bank数据库下载翅果油树叶绿体基因组序列，筛选出合适长度的序列并进行密码子使用偏好及其影响因素分析；使用Codon W软件分析序列得出A₃、T₃、C₃、G₃、GC₃、有效密码子数(ENC)、相对同义密码子使用度(RSCU)等重要参数，并进行相关指数分析、中性绘图分析、ENC-plot绘图分析、PR2-plot分析及最优密码子的确定。结果表明，翅果油树叶绿体基因组密码子不同位点上GC含量分布差异较大，其大小表现为GC₁(41.08%)>GC₂(38.17%)>GC₃(36.55%);ENC平均值为50.95，表明密码子使用偏好性较弱；密码子偏好使用A或U结尾，最终选出的20个最优密码子也均以A或U结尾。中性绘图和ENC-plot绘图分析发现，翅果油树叶绿体基因组密码子内部碱基组成之间不具有显著相关性，选择压力远胜于突变压力；PR2-plot绘图分析...     

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...     

11种金花茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

对11种金花茶植物叶绿体全基因组序列进行蛋白编码序列筛选,利用EMBOSS在线程序、CodonW、Excel、MEGA7、SPSS、TBtools等软件解析了11种金花茶叶绿体基因组密码子使用模式,探讨了其密码子偏好性的主要影响因素。结果表明：11种金花茶叶绿体基因组密码子使用偏好性均较弱,蛋白质编码区序列富含A/U碱基,密码子第3位以A/U结尾为主。金花茶叶绿体基因组密码子偏好性形成受选择压力、突变压力等多种因素共同影响,主要受选择压力影响。确定了11种金花茶叶绿体基因组的10个相同的最优密码子,分别为GCA、GCU、UGU、GAA、AAA、CUU、UUA、CAA、CGU和GUU。此外,金花茶叶绿体基因组相对同义密码子使用度的聚类结果为金花茶的系统进化研究提供了依据。     

古老月季叶绿体基因组密码子分析

我国古老月季月月粉具有连续开花、重瓣和标志性茶香等优良性状,是重要的育种材料。为明确月月粉叶绿体基因组密码子的特点,从NCBI网站获得了完整的叶绿体基因组信息,并对所有基因的密码子使用偏性进行计算分析。结果表明,月月粉叶绿体包含53个基因,1～3位密码子GC含量平均值分别为47.08%、39.54%、29.14%,绝大多数密码子前2位的GC含量较高。编码区有效密码子数平均值为46.86,表明其偏性较弱。相关性分析显示密码子第3位与前2位存在明显差异,可能对密码子使用偏性具有关键作用。29个RSCU>1的密码子中以A、U结尾的有28个。中性绘图分析表明,GC₁₂与GC₃间相关系数为0.088,相关性不显著,ENC-plot分析、PR2-plot分析结果表明自然选择在月月粉叶绿体基因组密码子使用模式中起决定性作用,并筛选到16个最优密码子。结果可为月季遗传转化过程中提高外源基因的表达提供有用信息。     

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。