牛亚科动物线粒体基因密码子偏好性及聚类分析

运用多种分析软件对13种牛亚科动物及4种对照动物线粒体的编码蛋白基因进行分析。结果表明,牛亚科动物线粒体基因的有效密码子数(ENC)都小于40.50,显示出明显的密码子偏好性,在碱基组成上偏爱以A结尾的密码子。同义密码子使用度(RSCU)表明,共有13个密码子在编码使用上具有偏好性。在聚类分析中,基于线粒体基因密码子偏好性的聚类结果与基于线粒体基因序列的聚类结果基本一致,说明物种的亲缘关系与密码子使用偏好性有关,线粒体基因密码子偏好性和线粒体基因序列均可以用于物种的分类研究。美洲野牛与牦牛聚为一类,爪哇野牛、普通牛、原始牛和瘤牛聚为一类,支持将牦牛划分为牛亚科中的一个独立属即牦牛属的观点。     

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。     

法螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】分析法螺（Charonia tritonis）线粒体基因组密码子偏好性,探究基因突变和自然选择对密码子偏好性的影响,为法螺属动物类群的系统发育树构建及种质资源保护与遗传改良提供参考依据。【方法】以法螺线粒体全基因组序列为材料,选择以ATG为起始密码子的非重复且长度大于300 bp的11个CDS（Coding D...     

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,...     

瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】探究瓜螺（Melo melo）线粒体全基因组密码子使用偏好性,明确影响密码子偏好性的因素,为提高基因表达效率及了解瓜螺线粒体基因组的特性和进化方向提供科学依据。【方法】以瓜螺线粒体全基因组序列为研究对象,从中筛选出11条长度大于300 bp且以ATG为起始密码子的非重复基因序列,利用CodonW 1.4.2、Excel 2017及SPSS 22.0等软件进行瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析。【结果】不同基因序列密码子位置所对应的G+C含量不同,其中,GC₁（密码子第1位所代表的G+C含量）、GC₂（密码子第2位所代表的G+C含量）、GC₃（密码子第3位所代表的G+C含量）的变化范围分别为35.20%~51.90%、16.40%~40.60%和13.10%~34.90%,对应平均值为41.15%、32.29%和23.71%,GC₁和GC₂明显高于GC₃;密码子适应指数（CAI）在0.110~0.180,平均为0.137;密码子偏好性指数（CBI）在-0.272~-0.090,平均为-0.175;最优密码子使用频率（FOP）在0.216~0.339,平均为0.277;有效密码子数（ENC）在36.84~53.75,平均为45.59;总平均亲水性（GRAVY）在0.480~1.394,平均为0.968。有30个同义密码子的相对使用度（RSCU）大于1.00,且主要以A/U结尾。中性绘图分析发现,GC₁和GC₂平均值（GC₁₂）与GC₃的相关系数为-0.438,相关性不显著（P>0.05,下同）;ENC-plot绘图分析结果显示,各散点（基因）均位于标准曲线附近,其中,NAD4、COX2和NAD3基因位于标准曲线上方,COX1、ATP6、NAD1、NAD6、COB、NAD5、COX3及NAD2等8个基因位于标准曲线下方;在对应性分析中,第一、第二、第三、第四向量轴的贡献率分别23.12%、15.19%、13.17%和9.63%,前4轴累计差异为61.12%。综合高频密码子与高表达密码子,最终筛选出4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）,且均以U结尾。【结论】瓜螺线粒体全基因组密码子偏好以A/U结尾的形式,筛选出的4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）均以U结尾。除了自然选择在瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性形成中占主导地位外,突变压力和碱基组成也影响其密码子偏好。因此,可通过瓜螺目的基因密码子优化,有效提高外源基因表达且优化性状决定基因,从而加速瓜螺优良亲本培育的进程。     

山羊酪氨酸相关蛋白1(TYRP1)基因密码子偏好性分析

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t为了确定牛科物种FSHβ基因密码子使用上的偏好性及差异。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t采用PCR产物直接测序法对36头槟榔江水牛、32头滇东南水牛、26头大额牛和29头中甸牦牛的FSHβ基因编码区序列进行了群体变异检测,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊和绵羊的同源序列,对牛科物种FSHβ基因同义密码子使用的偏好性及其差异进行了深入分析。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t各牛科物种共同偏好使用UUC、CUG、AUC、GUG、UCC、AGC、CCC、CCA、ACC、ACG、GCA、UAC、CAG、ACC、GAC、GAG、UGC、AGA、AGG、GGC等20种密码子。除CCA、GCA和AGA之外,其余密码子均以G/C结尾。编码His的两个同义密码子CAU、CAC在沼泽型水牛中无偏好性,在河流型水牛中则偏好使用CAU。编码Lys的两个密码子AAA、AAG在河流型和沼泽型水牛中无偏好性,在野牛和山羊中偏好使用AAG,而牦牛、普通牛、大额牛和绵羊则偏好使用AAA。基于密码子的RSCU值构建的聚类树显示：河流型与沼泽型水牛聚为一类,牦牛、普通牛、大额牛和绵羊聚为一类,野牛与山羊聚为一类。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t各牛科物种FSHβ基因在密码子使用上均存在一定的偏好性,但差异较小,且都偏好性使用以G/C结尾的密码子,其中河流型与沼泽型水牛的偏好性最相似。\t\t\t\t\t\t\t\t\t     

大豆GmRAV基因的密码子偏好性分析

运用CUSP和CodonW程序分析大豆GmRAV基因的密码子偏好性,并与其他11种植物的RAV基因密码子偏好性进行比较,以期为该基因在作物遗传改良中选择合适的受体植物提供参考.结果表明,大豆GmRAV基因偏好于以C或G结尾的密码子,基于RAV基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,大豆等共9种双子叶植物聚为一类,玉米、高粱和水稻这3种单子叶植物聚为一类,预示大豆GmRAV基因更适合导入双子叶植物     

苋菜AtrNiR基因密码子偏好性与进化分析

[目的]为实现AtrNiR基因高效遗传转化提供依据.[方法]从GenBank数据库和Codon Usage Da-tabase数据库获取24种植物的NiR基因序列和模式生物的基因组密码子偏好性数据.应用生物信息学软件分析苋菜AtrNiR基因密码子使用偏好性及进化特征.[结果]苋菜AtrNiR基因的有效密码子数(ENc)...     

牦牛mtDNA编码蛋白质的基因密码子偏好性研究及聚类分析

对牦牛线粒体DNA(mtDNA)编码蛋白质的基因序列进行分析,探讨基因序列密码子的使用模式和特性,并根据基因序列和密码子的偏好性对牦牛与其他物种间的进化关系进行聚类分析。结果表明,牦牛mtDNA编码蛋白质的基因偏爱使用碱基A以及以A结尾的密码子,UUC、UAC、CAC、CAA等28个密码子为牦牛mtDNA编码蛋白质基因的偏好性密码子。家牦牛与野牦牛亲缘关系最近,首先聚为一类,然后依次与其他牛、山羊、绵羊等物种相聚。     

真菌漆酶基因的密码子偏好性分析

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,广泛地存在于各种植物和真菌中。研究使用Codon W和CUSP相关程序对18条真菌漆酶基因CDS序列的密码子使用情况进行分析,比较了真菌漆酶基因与枯草芽孢杆菌、大肠杆菌以及毕赤酵母的密码子偏好性。结果表明,真菌漆酶基因偏好使用以G/C结尾的密码子,29种偏好密码子(相对使用度(RSCU)1)中偏好性较强的密码子有ATC、CTC、CGC、GTC和TAG(RSCU≥1.5);聚类分析发现,AY450404.1和GU480806.1、XM_951846.2和XM_001228805.1及XM_001389488.2和XM_001818019.2聚为一类,与系统分类关系一致,其余都不一致;在密码子的使用频率上,真菌漆酶基因的密码子用法与枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和毕赤酵母的基因组密码子用法都有不同程度的偏好差异,其中与大肠杆菌的密码子用法差异最小,故大肠杆菌更适合作为真菌漆酶基因的外源表达宿主。如果要在上述几种表达系统中实现真菌漆酶基因的高效表达则需对真菌漆酶基因的部分密码子进行优化改造。     

水稻HKT基因家族密码子使用特性分析

运用CodonW程序对水稻HKT基因家族密码子组成、同义密码子使用频率和全长编码区密码子使用各项参数进行计算和统计分析。结果表明:密码子适应指数(CAI值)与最优密码子使用频率(FOP)、密码子偏爱指数(CBI)均呈极显著正相关(P<0.01);有效密码子数(ENC)与同义密码子第3位碱基含量(C3s,G3s)、最优密码子使用频率(FOP)、密码子偏爱指数(CBI)、GC含量、GC3s均呈极显著负相关(P<0.01)。水稻HKT基因家族密码子使用的相对频率(RSCU)值>1的密码子多以G或C结尾。     

猕猴桃查尔酮合成酶基因CHS密码子偏好性分析

为了解猕猴桃查尔酮合成酶基因(Chalcone Synthase,CHS)的密码子使用特征,采用CodonW、SPSS、MEGA软件和EMBOSS在线程序等分析猕猴桃CHS密码子偏好性,并构建单双子叶植物CHS系统发育树。研究结果表明,猕猴桃CHS有效密码子数(ENc)、总G和C含量(GC)和密码子第3位上G或C含量(GC3s)分别为57.21、0.533和0.607;同义密码子相对使用度(RSCU)大于1.0的密码子数为30,但不存在偏好性极强的密码子;聚类分析结果发现,基于密码子使用偏好性分类可将单双子叶进行准确归类,而CHS序列相似性聚类结果并不理想;密码子使用频率分析表明,猕猴桃CHS与模式生物拟南芥和大肠杆菌基因组间密码子使用偏好性差异相对较小。研究认为,猕猴桃CHS密码子偏好性较弱,但倾向使用G和C,且以G或C结尾的密码子;单双子叶植物CHS间存在严格的密码子使用法则;此外,拟南芥和大肠杆菌可能是猕猴桃CHS遗传转化和异源表达较为理想的受体系统。     

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。     

谷子类甜蛋白基因家族的鉴定与密码子偏性分析

类甜蛋白在植物的生长发育和抵御胁迫过程中发挥作用。利用生物信息学方法对谷子类甜蛋白家族基因组成、结构、启动子顺式作用元件、密码子使用偏性等进行分析。结果表明,谷子类甜蛋白家族包含43个成员,分布在9条染色体上,分为3种基因结构类型,其中16个成员仅包含1个外显子,14个包含3个外显子成员的内含子相位均为1-2型。根据系统发育分析归为12个聚类组,聚类组5中的基因主要来自Ⅲ号染色体,聚类组6中的基因主要来自Ⅰ号染色体,其内含子相位多为1-2型,这些基因可能来自同一祖先基因,与进化过程中的染色体重组事件有关。88.4%的基因参与应激反应,多个基因启动子区含有激素和胁迫响应元件,说明该家族基因在植物抵御胁迫过程中发挥作用。多数基因有效密码子数(ENC)较小,密码子的第3位的G+C含量(GC3s)值分布集中,包含10个最优密码子,均以G或C结尾,表明谷子类甜蛋白家族基因密码子使用偏性强,基因表达潜力高,进化过程中主要受自然选择压力影响。     

老班瑶药牛耳风叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好性分析

为探究老班瑶药牛耳风叶绿体基因组的结构特征、系统进化以及密码子偏好性,以瑶药牛耳风为研究材料,对其叶绿体基因组进行测序和组装。结果表明,牛耳风叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区以及1对反向重复区组成,全长189 920 bp,包含118个基因,其中99个编码蛋白质的基因,11个tRNA基因,8个核糖体rRNA基因;共检测到71个简单序列重复（simple sequence repeat, SSR）位点。系统进化分析表明牛耳风与番荔枝属的刺果番荔枝（Annona muricata）亲缘关系最近。密码子偏好性分析表明,牛耳风的密码子偏好性较弱,且密码子偏好性主要受选择因素的影响,最终选出11个最优密码子,其中10个以A/U结尾,为瑶药牛耳风的系统进化研究等提供科学依据。     

睡莲属叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育分析

睡莲属植物是具有重要的经济、药用和观赏价值的原始被子植物.分析其叶绿体基因组编码区密码子的使用特征,以22种睡莲的叶绿体基因组为研究对象,对睡莲叶绿体基因组密码子的偏好性及睡莲属植物间的进化关系进行了系统分析.结果表明,22种睡莲植物叶绿体基因组密码子适应指数(codon adaptation index,CAI)为0...     

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。     

人类1号染色体可变剪接与普通剪接基因同义密码子的使用分析I.同义密码子偏爱使用分析

人类1号染色体可变剪接(选择性剪接)基因344非冗余蛋白质编码序列(188183密码子)和普通剪接(非可变剪接)基因的386蛋白质编码序列(223116密码子)被用于研究人类密码子使用偏爱模式.全部密码子使用数据分析表明,人类可变剪接基因密码子的偏爱水平显著高于普通剪接基因.在人类1号染色体基因中,密码子第三位置的G C含量有很大的异质性(0.24～0.95),并且可变剪接基因密码子第三位置平均G C含量(64.66%)大于普通剪接基因(59.97%).Nc值对GC3s图显示密码子偏爱使用除了受核苷酸组成制约外,其它的因子可能也影响密码子的使用变化.此外,可变剪接基因中以G 或C结尾的密码子比普通剪接基因出现的频率高.密码子使用的差异可能是由可变剪接基因pre-mRNA特有的结构特征和多种剪接模式决定的.     

茶树脂肪氧合酶(LOX)基因家族成员的分子进化及密码子偏好性分析

脂肪氧合酶(lipoxygenase,LOX,EC 1.13.11.12)是一类含有铁离子的血红素双加氧酶,专一催化多元不饱和脂肪酸加氧反应。基于茶树基因组数据,对筛选获得的12个LOX基因家族成员的分子特性、进化规律及密码子偏好性进行分析归纳。理化性质检测结果表明,茶树LOX家族成员中以Cs LOX6的开放阅读框(open reading frame,ORFs)最长(2 778 bp),编码925个氨基酸,蛋白分子量为104.5 k Da。通过氨基酸序列同源比对,构建茶树LOX基因家族成员与26个物种(均系双子叶植物纲)的37个LOX基因的系统发育进化树,结果发现,茶树LOX基因家族成员可被分为9-LOX亚族(5个)、13-LOX TypeⅠ亚类(5个)及13-LOX TypeⅡ亚类(2个),但13-LOX TypeⅡ亚类中的Cs LOX5基因,并不具有转运肽(transit peptide)前导序列。对茶树基因组LOX家族成员基因密码子相对偏好使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)及偏好性参数进行分析,结果表明:茶树LOX基因家族成员存在着4个密码子在编码基因上被高频率选用,9个密码子被低频率选用;茶树LOX基因家族成员的密码子选用偏好性普遍较弱,并偏好以A/T作为结尾。此外,以最近邻元素法(Neighbor-Joining,NJ)对密码子RSCU值进行聚类分析,结果发现,RSCU值的聚类与以编码序列(coding sequences,CDS)构建的系统发育进化树之间,在Cs LOX10基因的聚类上存在差异。