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.     

长叶竹柏叶绿体基因组特征及系统发育分析

本研究以长叶竹柏叶片为材料,对其进行叶绿体基因组测序及构建系统发育树,分析长叶竹柏叶绿体基因组的结构特征。结果表明,长叶竹柏的叶绿体基因组结构(GenBank No.OL435123)缺乏反向重复(IR)区,叶绿体基因组大小为133 870 bp,总GC含量为37%,共注释基因数为119个,包括80个蛋白编码基因,35个tRNA基因和4个rRNA基因。叶绿体基因组注释显示,大多数的基因与光合作用及基因转录翻译相关,其中43个光合作用相关基因、64个自我复制基因、8个其他蛋白编码基因和4个未知功能基因。密码子偏好性分析表明,共检测出44 623个密码子,亮氨酸(Leu)是长叶竹柏叶绿体基组中占比最大的密码子,占10.54%,密码子偏向使用A/U两种碱基。长叶竹柏叶绿体基因组有49个SSRs,其中包含26个单核苷酸、22个二核苷酸和1个三核苷酸3种类型的SSRs。系统进化树显示,长叶竹柏(Nageia fleuryi,OL435123.1)与竹柏(Nageia nagi,AB830885.1和LC572146.1)聚在同一支,具有较近的亲缘关系。     

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。     

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...     

‘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。     

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。     

大山樱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了明确大山樱叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好,共筛选53条叶绿体CDS基因序列作为分析对象。使用CodonW 1.4.4等软件对大山樱密码子使用偏好性进行分析。结果表明,大山樱叶绿体基因组GC₃含量为28.84%,含量较低;RECU>1的30个密码子中,有29个以A/U结尾;ENC平均值为47.54,证明其密码子偏好性较弱。3种绘图分析结果均表明自然选择对密码子偏好性影响较大。最终确定10个最优密码子,且7个以A/U结尾。基于CDS序列和RSCU值的系统发育分析及聚类分析结果相似,表明密码子偏好性和物种系统发育关系有一定关联。该结果为研究樱亚属植物叶绿体基因组特征及其密码子偏好性提供了相关依据。     

5种冰草叶绿体基因组密码子偏好性分析

本研究从5种冰草叶绿体基因组中各筛选出52条蛋白编码序列,利用CodonW、SPSS、EXCEL等软件对其进行密码子偏好性使用模式分析。结果显示,在RSCU分析结果中,共有31个高频密码子,有28个是以A/U结尾,密码子偏好性在冰草叶绿体基因组中的表现较弱。中性分析结果显示,自然选择在冰草叶绿体基因组密码子偏好性发挥作用;在有效密码子数的结果中,偏好性多受突变影响;PR2-plot分析结果,大部分基因由选择调控。此外筛选出8个高频高表达的最优密码子,分别为CGA、UUG、UCA、GAU、UUU、UCC、GGA、ACA。冰草叶绿体基因组密码子偏好性种间差异不显著,且根据中性分析、ENC-plot、PR2-plot分析密码子偏好性可能受多种因素共同作用。最优密码子的选择,为冰草叶绿体基因组工程中外源性基因表达效率的提高奠定基础。     

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...     

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。     

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。     

人参属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确人参属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性,本研究以人参、三七、西洋参、珠子参为材料,利用EMBOSS在线程序和CodonW 1.4.2软件分析密码子使用偏性。结果表明,人参、三七、西洋参、珠子参叶绿体基因组密码子均以第三位碱基A/T结尾且密码子使用更偏向A/T碱基。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析表明,自然选择对人参属叶绿体基因组密码子的使用模式具有主导作用。以ΔRSCU>0.08为条件筛选最优密码子,分别明确了人参、三七、西洋参和珠子参的最优密码子分别是20、21、19和16个。其中,人参、三七、西洋参、珠子参共同拥有最优密码子14个。本研究系统分析了人参叶绿体基因组密码子使用偏好性及其影响因素,为研究人参叶绿体基因组进化机制、遗传育种、资源鉴定和外源表达基因构建提供理论支撑。     

檀香科半寄生植物叶绿体基因组比较与进化分析

檀香科植物具有极高的观赏价值与经济价值,其中大多数为半寄生物种,包括兼性半寄生与专性半寄生类型,在半寄生类植物系统发育研究中具有重要的地位。本研究以檀香科12个半寄生物种叶绿体基因组序列为研究对象,分析其基因组基本特征、基因组比较以及系统进化关系。结果表明：(1)基因组特征分析方面：与典型的被子植物叶绿体基因组相比,檀香科半寄生物种叶绿体基因组略有缩短。檀香科物种密码子偏好性与其他陆生植物一致,密码子第三位更偏好A或T。重复序列和SSR序列鉴定结果表明,槲寄生属物种与其他物种在序列数目和长度上存在差异。(2)基因组比较分析发现,部分檀香科植物IR区域扩张引起了LSC-IR边界改变,IR-SSC区域差异是边界处基因区域倒置的结果。此外,部分蛋白编码基因(ndh, infA, matK,rpl33和ccsA)被假基因化或完全缺失。(3)基于叶绿体全基因组序列构建的系统发育树揭示了檀香科物种之间的进化关系,结果显示檀香科半寄生物种叶绿体基因组可能以谱系特异性方式进化。本研究结果为檀香科种间鉴别、SSR分子标记开发、系统发育和叶绿体基因组进化提供了理论基础。     

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。     

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...     

乳油木叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解乳油木叶绿体基因组密码子的使用模式,该研究以从乳油木叶绿体基因组中筛选得到53条长度大于300 bp且非重复的CDS (Coding DNA sequence)序列为材料,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP分析其密码子偏好性。结果显示,密码子第3位GC含量为27.47%,ENC范围在36.31～56.88,平均值为42.98。RSCU值大于1的密码子有28个,其中27个以A或U为结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析的结果显示乳油木叶绿体基因密码子偏好性主要受突变的影响。最优密码子为GGA、GAU、CAU和UUG。本研究结果为提高异源基因表达水平、改良乳油木重要经济性状等提供参考依据。     

藿香叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定中药藿香叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,本研究利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对藿香叶绿体基因组中的53条基因编码序列密码进行中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：RSCU>1的密码子有29个,其中有28个以A/U结尾,说明叶绿体基因组的同义密码子中偏好以A/U结尾。藿香叶绿体基因组密码子的GC含量GC₁(46.95%)>GC₂(39.39%)>GC₃(28.98%),ENC值平均值大于45,其中大于45的有40个,说明藿香叶绿体基因组存在较弱的偏性。通过中性绘图分析、ENC-plot分析以及PR2-plot分析发现,藿香叶绿体基因组密码子的偏好性受到选择作用的影响为主要因素。通过构建目标基因的高低基因表达库,最终确定19个最优密码子：UUU、UUA、UUG、AUU、GUA、UCU、AGU、CCU、ACU、GCU、UAU、CAU、AAU、AAA、GAU、GAA、UGU、CGA、GGU。本研究为通过外源基因密码子改造后以藿香叶绿体为载体进行异源表达及种源鉴...     

胡萝卜(Daucus carota var. sativa)密码子偏好性及属内质体基因组核苷酸多样性分析

核苷酸多样性作为衡量物种遗传变异水平的重要指标,对于研究物种遗传多态性的高低、进化历史和系统位置具有重要的科学意义,密码子偏好性则跟基因表达和自然选择压力等密切相关。本研究通过计算胡萝卜属(Daucus L.) 17种植物的叶绿体基因组片段的核苷酸多样性,开发出了可用于系统学和群体遗传学等研究的叶绿体基因分子标记;并且基于Codon W和CUSP统计数据,通过相关性分析、中性绘图分析、ENC-plot分析以及PR2-plot分析,探究了胡萝卜(Daucus carota var. sativa)密码子使用偏好性。结果表明,有效密码子数(ENC)与最优密码子使用频率(FOP)、密码子适应指数(CAI)、密码子偏好指数(CBI)具有显著的相关性,胡萝卜叶绿体基因的密码子偏好性主要受到突变和自然选择的作用,其中,突变的影响更大。此外,本研究确定了5个高表达基因和18个最优密码子。这些研究结果有助于探究胡萝卜的进化历史和基因的表达,从而为品种改良和提高产量提供理论支持。     

小球藻叶绿体基因组密码子偏好性分析

本研究以小球藻(Chlorella sorokiniana)叶绿体基因组序列为材料,选取其中以ATG为起始密码子且长于300 bp的38条非重复编码序列为研究对象,利用CodonW、CUSP、Excel等软件分析其密码子使用特征。结果表明,小球藻叶绿体基因组编码序列的有效密码子数(ENC)分布在30.18～61.00之间,其密码子偏好性不强,GC_(3S)的含量仅为29%,表明密码子中的第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数与GC_(3S)的相关性达到极显著水平。中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析结果表明,小球藻叶绿体基因组密码子的偏好性主要受自然选择的影响。最终确定TTT、TTA、CAA、CCA、ATT、GTT、TCA、ACA、GCT、TAT、TGA、CAT、AAT、AAA、GAT、GAA、CGT和GGT 18个高频高表达密码子为最优密码子。研究结果对小球藻资源的开发利用具有重要意义。     

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...