紫花地丁与其他堇菜属植物叶绿体基因组比较及系统发育分析

紫花地丁(Viola philippica)为堇菜科(Violaceae)堇菜属(Viola L.)植物,也是一种传统中药材。本研究对紫花地丁叶绿体基因组进行测序,并完成其特征解析。通过结合近缘植物叶绿体基因组数据,分析紫花地丁叶绿体基因组的密码子偏好性、重复序列及系统发育。紫花地丁叶绿体基因组全长157 417 bp,总GC含量为36.25%,包括1个大单拷贝区(large single-copy, LSC),1个小单拷贝区(small single-copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeats, IR),共注释得到111个功能基因,其中77个蛋白质编码基因,30个tRNA基因,4个rRNA基因;共检测到23个SSRs,以单核苷酸重复为主,多由A或T碱基重复组成;系统发育分析显示,紫花地丁与Viola seoulensis亲缘关系最近;所选紫花地丁在内的6个堇菜属植物叶绿体基因组在非编码区变异程度较高,核苷酸多态性分析(Pi)获得8个高变区热点,均处于LSC及SSC区域;叶绿体基因组边界分析显示6种堇菜属植物叶绿体基因组IR区基因排列顺序较为保守,扩张和收...     

阔叶猕猴桃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

从NCBI中下载阔叶猕猴桃全基因组数据,从中筛选出叶绿体基因组数据后,完成叶绿体基因组拼接组装,并对其进行叶绿体基因组SSR分析、聚类分析及密码子偏好性分析。注释结果显示,阔叶猕猴桃叶绿体基因组全长155 964 bp,平均GC含量37.30%,SSC、 LSC和IR区长度分别为20 496 bp、88 564 bp和23 452 bp;注释得到117种功能基因,其中包括83种蛋白质编码基因,4种核糖体rRNA基因和30种tRNA基因。SSR分析结果共发现36个SSR位点,其中单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸重复单元数目分别为34、1和1,且大部分都偏向于A/T碱基组成。聚类分析表明,阔叶猕猴桃与其他品种遗传距离较远,被单独聚为一支。密码子偏好性分析显示,阔叶猕猴桃叶绿体基因组密码子使用模式主要受到自然选择和突变2个因素的影响,最优密码子多以A或T碱基结尾。     

基于高通量技术的椭圆叶花锚叶绿体全基因组测序及系统发育分析

本研究采用Illumina NovaSeq测序平台对椭圆叶花锚叶绿体基因组(cpDNA)进行测序,通过组装获得了其叶绿体基因组全长序列153 341 bp,GC含量为38.2%。注释得到135个基因,包含88个蛋白编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和2个假基因。用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单重复序列分析和密码子偏好性分析。结果显示：(1)椭圆叶花锚cpDNA中共有173个符合条件的SSR位点。其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和六核苷数分别为128、34、4、6和1,未发现五核苷酸重复基序。(2)椭圆叶花锚cpDNA亮氨酸使用频率最高,半胱氨酸使用频率最低。基于17种植物构建的系统发育树显示,椭圆叶花锚所在的花锚属与獐牙菜属亲缘关系最近。本研究为椭圆叶花锚种质资源鉴定、评价以及亲缘关系研究提供依据。     

‘玉铃铛’枣叶绿体基因组特征及密码子偏性

为探究‘玉铃铛’枣叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究利用Illumina NovaSeq平台进行测序并组装,获得其叶绿体全基因组序列;利用CodonW 1.4.2、CUSP、SPSS、MISA v1.0等软件分析其密码子偏好性。结果表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组大小为161 720 bp,注释共得到131个基因,包括86个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因;密码子的第三位的GC含量为28.82%,有效密码子数范围为33.72～59.39,RSCU>1的密码子30个,高表达优越密码子27个,对比得到最优密码子9个,且均已A/U结尾;密码子偏性分析均表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组使用密码子的偏性受选择影响更大。本研究对叶绿体基因组密码子优化和鼠李科系统进化的相关研究提供重要参考。     

樟叶木防己叶绿体基因组特征分析

为探讨樟叶木防己(Cocculus laurifolius)叶绿体基因组特征及与同科属叶绿体基因组的系统发育关系。采用Illumina HiSeq 4000平台对樟叶木防己进行测序、组装和注释,并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、简单重复序列、系统发育进行分析。结果表明,樟叶木防己叶绿体基因组呈典型的四分体结构,总长度为157 961 bp,包括大单拷贝区长度为89 173 bp,小单拷贝区长度为20198bp,反向互补重复区长度为24295 bp;共有基因129个,其中蛋白质编码基因85个,tRNA基因36个和rRNA基因8个;密码子偏好性分析表明,亮氨酸(Leu)的密码子数量最多(4 920个),而半胱氨酸(Cys)的密码子数量最少(568个);从樟叶木防己叶绿体基因组中共检测出26个长重复序列及65个SSR位点;系统发育分析表明,樟叶木防己与粉防己(Stephania tetrandra)聚为一支,亲缘关系最密切。本研究为防己科和木防己属分子标记、物种鉴定、亲属关系解析、遗传多样性分析等研究提供科学依据。     

彩色花椰菜叶绿体全基因组特征分析

使用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台测序组装白色、紫色、橙色、淡绿色4种花椰菜叶绿体全基因组，分析结果显示，花椰菜叶绿体基因组全长为153 364 bp(淡绿色)和153 366 bp(白色、紫色、橙色),由4个区域组成，包括1个88 136～88 138 bp的长单拷贝区(LSC)、1个17 834～17 835 b的短单拷贝区(SSC)以及2个26 196～26 197 bp的反向重复(IRa/IRb),4种花椰菜叶绿体基因组均注释132个基因，包括87个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA。有19个基因在IR区重复；平均总GC含量均为36.36%;共有67种密码子编码24种氨基酸，32个密码子的使用频率(RSCU)大于1.00,偏向于以A或U结尾的同义密码子占90.6%,系统发育分析表明，花椰菜和甘蓝亲缘关系最近，它们与芥菜和欧洲油菜聚为一大类。     

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。     

毛叶樟叶绿体全基因组序列特征与系统发育

毛叶樟为樟科樟属常绿阔叶芳香树种,为了解其叶绿体基因组结构及系统发育,本研究利用高通量测序技术,绘制了毛叶樟叶绿体基因组物理图谱,分析了基因组序列特征。毛叶樟叶绿体基因组全长为152 763 bp,GC含量为39.16%,具有一个大单拷贝区(large single-copy, LSC)、一个小单拷贝区(small single-copy,SSC)和两个反向重复区(inverted repeats, IRs),大小分别为93 684、18 931和20 074 bp,共注释得到125个基因,包括36个tRNA基因,8个rRNA基因和81个蛋白编码基因,密码子偏向使用A/T碱基。MISA分析共检测出122个SSRs位点,富含A-T重复。核酸多态性分析结果显示3种樟属植物间的变异度较小,5种樟科植物的变异度较大,其SSC区域为高变区(Pi>0.2),包括ycf1、ccsA、psaC、rpl32和一系列ndh基因的蛋白编码区。系统分析结果支持毛叶樟为樟组植物,与细毛樟、云南樟聚为一小枝,亲缘关系更近。本研究为毛叶樟保护工作提供重要的遗传背景信息,也为樟属植物的系统进化及分类鉴定研究提供...     

滇重楼叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为探究滇重楼叶绿体基因组功能、结构及密码子使用偏好性,本研究对滇重楼叶绿体基因组进行测序、组装,并对其结构、基因功能、密码子偏好性、影响因素、最优密码子进行分析.结果 显示,滇重楼叶绿体基因组具有典型的四分体结构,全长164130bp,平均GC含量为37.00％,LSC、IRs和SSC长度分别为84363、33433和12901 bp;注释得到133个功能基因,其中包括87个蛋白质编码基因,8个核糖体rRNA基因和38个tRNA基因.密码子偏好性分析结果显示,滇重楼叶绿体基因组密码子使用模式主要受到自然选择因素的影响,最优密码子多以A或U碱基结尾.本研究为进一步探讨滇重楼异源表达及基因功能提供了一定参考,也为在分子水平上研究重楼属植物的系统进化提供了相应的理论基础.     

CITES监管植物习志野叶绿体基因组结构特征及系统发育分析

利用二代测序技术Illumina平台对CITES附录监管物种习志野(Tephrocactus geometricus)进行叶绿体全基因组测序与组装,并对其基因组结构特征及系统进化关系进行分析。结果表明,习志野叶绿体基因组具备典型的环状四分体结构,全长116 183 bp,包含72个蛋白编码基因、6个rRNA基因和30个tRNA基因。习志野叶绿体基因组共编码16 119个密码子,编码亮氨酸(Leu)的最多;共发现微卫星位点259个,其中最多的是单核苷酸重复序列186个。采用ML法构建系统进化树,习志野与巨人柱属的巨人柱(Carnegiea gigantea)亲缘关系最近。本研究为习志野的分子标记开发、系统发育关系研究、叶绿体转化技术、濒危机制的解析等提供了基础数据参考,同时也丰富了仙人掌科植物的叶绿体基因组遗传信息。     

甜菜叶绿体rbcL基因的克隆与序列分析

rbcL基因编码1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶,在光合作用和光呼吸中均起重要作用。利用植物叶绿体基因组在进化中高度保守的特点,根据烟草、水稻和菠菜叶绿体基因组全序列设计合成引物,以甜菜叶绿体DNA为模板,PCR扩增了包含甜菜rbcL完整基因(GeneBank登录号为DQ067450)在内的一段序列,序列分析表明:该片段全长2023bp,其中包括1425bp的编码区序列,推测编码475个氨基酸。同源性比较显示,该基因编码区序列与烟草、菠菜、油菜、豌豆、水稻、玉米、矮牵牛、苜蓿、地钱、葡萄、猪毛菜及松树的rbcL基因核苷酸同源性为77.38%~96.45%,氨基酸同源性为85.53%~98.11%。因此,可以确定所克隆的基因为甜菜叶绿体rbcL基因。     

裸果木叶绿体基因组密码子使用偏性分析

密码子的偏好性由突变、自然选择进化而来,研究叶绿体基因组密码子偏性可进一步明确基因表达效率,对理解物种的系统发育和分子进化具有重要的参考价值。本研究利用Codon W和CUSP软件分析了裸果木植物叶绿体基因组中50个候选基因的密码子使用偏好模式及其形成原因。研究结果显示裸果木叶绿体基因组的密码子碱基组成表现为GC₁>GC₂>GC₃,表明密码子偏爱以A和T结尾;G和C在密码子各位置中的占比较低,平均值为37.98%;有效密码子数(ENC)的平均值为47.55,表明密码子的偏好性较弱;中性绘图、ENC-plot、PR2-plot显示裸果木叶绿体基因组密码子使用偏好主要受突变和自然选择共同影响。另外,联合使用高频密码子和高表达密码子的方法共筛选出裸果木叶绿体基因组中均是由A和U结尾的最优密码子共14个。本研究深入探讨了裸果木叶绿体基因组的最优密码子及成因,可为旱生植物叶绿体基因组的应用与研究提供理论参考。     

7种作物叶绿体基因的密码子偏好性及聚类分析

研究作物叶绿体蛋白编码基因的编码特点,对指导农作物的叶绿体基因工程研究设计,促进外源基因在受体作物中的高效、稳定表达具有重要作用。为此,综合运用了多种分析软件,对7种大田作物的叶绿体蛋白编码基因进行分析。结果表明:叶绿体蛋白编码基因的总碱基构成在7种作物中差异不大,都是A含量最高,而G,C的含量较低;但在密码子第3位的碱基构成上却有明显差别,3种双子叶作物偏爱以C,T结尾的密码子,而禾本科的4种作物则偏爱以T,C结尾的密码子;RSCU(同义密码子的相对使用度)值显示出禾本科作物有26个密码子具有偏好性,而双子叶作物有25个密码子具有偏好性,但二者之间有22个相同的偏好性密码子。基于RSCU值的聚类结果显示,植物的密码子偏好性具有种族特征,表明基于叶绿体蛋白编码基因的密码子使用特性的聚类结果可以作为系统发育分析的重要补充。     

化香属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究化香属植物叶绿体基因组密码子使用特征,本研究利用CodonW、CUSP和SPSSAU软件分别对圆果化香和化香两种化香属植物的叶绿体基因组密码子使用模式进行分析。结果表明:圆果化香和化香叶绿体基因组蛋白编码序列的GC含量分别37.75%和37.80%,密码子第3位碱基GC含量分别为27.16%和27.25%。有效密码子数在35.19～56.98之间,超过2/3的基因ENC值大于45,表明密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。结果表明:化香属叶绿体大部分基因的密码子偏好性受到自然选择的影响,同时也有部分基因受到突变压力的影响;以ENC值为标准,确定了5组高表达基因和5组低表达基因,共筛选出18个最优密码子,其中16个以A/U结尾。本研究能够为叶绿体基因组密码子优化、提高外源基因表达效率以及系统进化的相关研究提供依据。     

芝麻菜叶绿体基因组测序及系统发育关系分析

芝麻菜作为重要的油料作物和食用蔬菜,在中国种类繁多,分布广泛。叶绿体基因组因具有多拷贝,结构保守等优点,常被用于比较基因组学、植物遗传资源研究和系统进化等。本研究利用高通量测序技术对不同品种芝麻菜(Eruca sativa)的叶绿体全基因组进行测序,分析了芝麻菜叶绿体基因组结构特征及系统进化关系。为芝麻菜的分类、分子标记开发和遗传资源研究提供一定理论基础。芝麻菜品种ZY和LY的全基因组大小分别为153 628和153 488 bp,均具有高等植物叶绿体基因组四分体结构,包括大单拷贝区(LSC; 83 325, 83 313 bp)、小单拷贝区(SSC; 17 789, 17 783 bp)和一对反向重复区(IRa/b; 26 257, 26 196 bp)。两者分别注释到112和113个单拷贝基因,其中ZY注释到78个m RAN基因和1个假基因,LY注释到79个mRNA基因,两者均注释到4个rRNA基因和30个tRNA基因。重复序列结果分析表明,ZY和LY叶绿体基因组中分别检测到55条和42条长重复序列;ZY和LY中均发现304个SSR位点,最多的是A/T核苷酸重复。比较基因组学分析结...     

南欧大戟叶绿体基因组特征及其系统发育分析

为探究南欧大戟(Euphorbia peplus L.)叶绿体基因组序列特征及系统进化位置关系。本研究以南欧大戟总DNA为研究对象,利用Illumina HiSeq 2500高通量测序仪测定南欧大戟的叶绿体基因组序列,采用GetOrganelle进行完整叶绿体基因组的组装,并借助生物信息学工具进行基因组的注释分析、图谱构建和系统发育分析。结果表明,南欧大戟叶绿体基因组全长159 466 bp,呈典型的四分体环状结构,包括一个大单拷贝区、一个小单拷贝区和两个反向互补重复区,其大小分别为89 398、17 802和26 133 bp,GC值为35.8%;共编码基因130个,其中包括8个rRNA基因、37个tRNA基因和85个蛋白编码基因。基于23种植物系统发育分析结果表明,南欧大戟与同亚科植物浆果乌桕的亲缘关系最近。本研究获取了南欧大戟的叶绿体基因组特征信息和系统发育位置,为该植物的资源开发、品种鉴定和遗传进化研究提供了新的材料基础。     

白毛银露梅叶绿体全基因组密码子偏好性分析

为了明确白毛银露梅叶绿体基因组密码子的使用偏好性,筛选出53条叶绿体蛋白编码基因(CDS)作为分析对象,使用CodonW软件计算GC1、GC2、GC3、ENC、CAI等参数,并进行中性绘图分析,ENC-plot及PR2-plot分析。结果表明,白毛银露梅不同区段GC平均含量为：GC1 (47.02%)>GC2 (39.55%)>GC3(28.95%),说明GC含量在不同位置的分布不均匀;RSCU值大于1的密码子有28个,其中以A/U结尾的为27个,表明该物种叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾;ENC平均值为48.10,CAI平均值为0.17,表明密码子偏好性较弱;ENC-plot分析及PR2-plot分析表明该物种密码子使用偏好同时受自然选择和突变压力的影响,最终筛选出来13个最优密码子,均以A/U结尾。研究结果可为白毛银露梅叶绿体基因工程研究及委陵菜属植物进化关系、亲缘关系研究提供理论依据。     

芝麻叶绿体基因组的密码子使用偏性及其影响因素

通过分析芝麻叶绿体基因组密码子的使用偏性,阐明其密码子的使用偏性特征,并探讨其影响因素。以芝麻叶绿体基因组的50个蛋白编码序列为研究对象,利用CodonW等软件对其密码子使用模式及影响因素进行了分析。结果发现,芝麻叶绿体基因的GC含量平均为38.48%,密码子3个位置的GC含量平均值分别为47.22%、39.88%和28.33%(即GC₁>GC₂>GC₃);GC₁和GC₂相关性显著,但它们与GC₃相关性都不显著;ENC值的范围为36.59～57.73,平均值为47.20,都高于35;密码子使用偏性受多种因素的影响,其中自然选择是主要影响因素;对应性分析发现,前4个轴为主要影响因素,总共代表了近70%的变异来源,但不同轴与密码子其他相关指标的相关性并不相同;通过高频密码子和最优密码子分析,共获得了32个高频密码子,16个最优密码子,这些密码子第3位碱基也都偏向于使用A或T (U)。本研究表明芝麻叶绿体基因组的密码子使用偏性较弱,其主要受到自然选择...     

萝卜叶绿体及线粒体基因组测序与组装

为从分子水平上探讨萝卜雄性不育机理及育性恢复关系,本研究对4个萝卜雄性不育系及1个雄性不育保持系材料进行了线粒体及叶绿体的基因组测序、组装。测序采用PE90策略,获得Cleandata 1.2 G。通过数据过滤、计算测序深度及Kmer频度分析,确定了组装的mer值及覆盖度参数。我们先用Cleandata组装叶绿体基因组,再用过滤的数据组装线粒体基因组,最后利用Sanger测序填补Gap得到各基因组全长。结果表明参试样品萝卜叶绿体基因组长度在153 352~153 445 bp之间,线粒体基因组长度在239 696~258 853 bp之间,均包括1个LSC,1个SSC及1对反向重复序列。基因注释结果表明叶绿体基因组编码了87个蛋白基因、20个t RNA基因及4个r RNA基因,线粒体基因组则编码了82个蛋白基因,17个t RNA基因及3个r RNA基因。     

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...