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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

五指毛桃叶绿体基因组结构与序列特征分析

【目的】阐明药食两用植物五指毛桃的叶绿体基因组结构及其系统进化关系,为其资源利用和产品开发等研究提供基因组信息。【方法】采用高通量测序技术对五指毛桃叶绿体基因组测序,并借助生物信息工具和软件进行序列拼接、注释、比对和系统进化分析。【结果】五指毛桃叶绿体基因组为环状双链四分体分子,长度160 340 bp, GC含量为35.9%,包含130个基因。该基因组含有26 679个密码子,偏好使用以A/T结尾的密码子;共有93个简单重复序列,其中以A/T形成的单、二核苷酸重复为优势重复基序。五指毛桃与其他榕属植物相比,叶绿体基因组序列同源性较高,碱基变异位点数量较少,主要分布在非编码区域如rpoB-trnC、trnT-trnL、rpl32-trnL等,与薜荔具有最高的序列相似度。【结论】五指毛桃叶绿体基因组具有典型的高等植物叶绿体基因组结构和基因组成,存在密码子偏好性,包含类型丰富的简单重复序列,且与同属植物薜荔的亲缘关系最近。     

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...     

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。     

黄丹木姜子叶绿体基因组特征分析

【目的】分析黄丹木姜子（Litsea elongata）叶绿体基因组特征,为木姜子属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供理论参考。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对黄丹木姜子叶绿体基因组进行测序,利用GeSeq在线工具对叶绿体基因组进行注释,并利用REPuter、MISA、CodonW和IQ-TREE等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子使用偏性和系统发育进行分析。【结果】黄丹木姜子叶绿体基因组全长为154028 bp,具有典型的四分结构,编码126个基因,其中蛋白编码基因82个,rRNA基因 8个,tRNA基因 36个。叶绿体基因组的注释基因中,有9个基因含1个内含子,有3个基因含有2个内含子,其余基因均不含内含子;44个基因编码蛋白参与光合作用信号途径,21个基因编码蛋白构成了核糖体大小亚基。黄丹木姜子叶绿体基因组含有32对长序列重复和90个SSR位点,其中,正向重复和回文重复最多,均为12对,反向重复和互补重复分别为6和2对;95.56%的SSR位点位于单拷贝区［大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）］,仅4.44%的SSR位点位于反向重复区（IR）。黄丹木姜子叶绿体蛋白编码基因GC含量为39.14%,GC3s为27.95%,平均有效密码子数（ENC）为49.04,说明其密码子偏性弱;相对同义密码子使用度（RSCU）大于1.00的密码子31个,其中13个以A结尾,16个以U（T）结尾。系统发育进化树分析结果显示,木姜子属的14个物种聚为两组,其中黄丹木姜子和10种木姜子属植物聚在一个组,与日本木姜子的亲缘关系最近。【结论】黄丹木姜子叶绿体基因组结构保守,偏好A或U（T）结尾的密码子,鉴定的SSR位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

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。     

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。     

无刺龙舌兰叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

【目的】分析无刺龙舌兰叶绿体基因组特征及密码子偏好性,为无刺龙舌兰叶绿体相关基因的表达、修饰和物种进化研究提供参考。【方法】对无刺龙舌兰的叶绿体基因组进行测序、组装和注释,分析密码子偏好性及其影响因素,并通过建立高、低基因表达库,筛选出最优密码子。基于20个已发表的龙舌兰科植物叶绿体基因组数据构建系统发育进化树。【结果】无刺龙舌兰叶绿体基因组总长157579 bp,大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和2个反向重复区(IRa和IRb)的长度分别为85940、18279和26680 bp,GC含量为37.8%,包括135个基因(85个蛋白编码基因、38个tRNA基因、8个rRNA基因及4个未知功能的基因),从中筛选出51个长度大于300 bp的基因编码区(CDS)序列,其有效密码子数(ENC)均大于41.0。GC1、GC2、GC3和GC3s含量分别为46.75%、39.61%、29.19%和26.06%,说明密码子第3位多以A/T结尾。GCall与GC1、GC2和GC3均呈极显著相关(P<0.01,下同),但GC3与GC1和GC2均无显著相关性(P>0.05,下同),表明密码子第1、2位的碱基组成相似,但与第3位的相似度不高。选择和突变是导致叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素。筛选出14个多以A/U结尾的最优密码子。无刺龙舌兰与克雷塔罗丝兰和西地格丝兰为姊妹关系,自荐值为100%。【结论】无刺龙舌兰叶绿体基因组为保守的四分体结构,叶绿体基因组密码子偏好性较弱,主要受选择和突变等多因素影响。基于植物叶绿体基因组构建系统发育进化树在物种的分类鉴定及确定各物种间系统发育关系的研究中是一种准确、可靠的方法。     

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。     

猫尾草叶绿体基因组结构及其解析

【目的】阐明岭南药食两用植物猫尾草的叶绿体基因组结构特征，为猫尾草资源的保护、利用和开发提供理论依据。【方法】采用高通量测序技术开展猫尾草叶绿体基因组测序，并通过生物信息方法进行拼接、注释、解析以及系统进化分析。【结果】猫尾草叶绿体基因组是149 774 bp的环状双链四段式分子，包含128个基因，GC含量为38.2%。猫尾草叶绿体基因组含有26 015个密码子，偏好以A或T结尾；存在110个简单重复序列，以A或T单核苷酸重复居多。序列比对和进化分析显示猫尾草与同属狸尾豆的亲缘关系最近。【结论】首次报道猫尾草叶绿体基因组的全序列，并明确其结构特点，为猫尾草的栽培育种、遗传多样性和资源利用等奠定基础。     

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。