扁核木属植物叶绿体基因组特征分析

扁核木属（Prinsepia）植物在中国分布有4个种,均具有极高的食用和药用价值。为解析扁核木属植物的叶绿体基因组特征,基于现已发表的扁核木属植物叶绿体基因组,利用相关生物信息学手段进行其叶绿体基因结构、SSR、密码子偏好性和序列变异情况分析,并构建系统发育树。结果表明,2种扁核木属植物叶绿体基因组大小介于159 179~ 168 206 bp之间,平均GC含量为37.3%,从编码基因数目来看,仅相差2个tRNA,而蛋白编码基因和rRNA数目均一致,种间具有较高的保守性;在扁核木和蕤核叶绿体全基因组序列中各检测出分散重复49个,其中以正向重复和回文重复为主,占比达73%~82%,而串联重复数目分别为49个和58个,经简单重复序列SSR分析,分别在2种植物叶绿体基因组序列中分别筛选出100个和84个SSR位点,且多是以A/T碱基为主的单核苷酸重复类型;扁核木属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析发现GC3的碱基含量显著低于GC1和GC2,说明密码子偏好以A、U结尾,ENC取值均大于48%,表明其密码子偏性较弱,中性绘图和PR2-plot分析发现自然选择是影响扁核木属植物密码子使用偏好性的主要原因,通过建立高、低基因表达库,以RSCU值为参考,确定了6个扁核木属最优密码子。经叶绿体基因组序列变异分析,根据核苷酸多态性指数Pi>0.015筛选出trnH-GUG-psbA,psbZ-trnG-UCC-trnfM-CAU-rps14和psaJ-rpl33-rps18等3个高变区,以蕤核叶绿体基因组为参考,在扁核木叶绿体基因组编码区发现存在大量的插入、缺失和SNP突变位点,并在蕤核叶绿体基因组中发现了多个该物种的特有基因。基于叶绿体基因组的trnS-trnG间隔区构建的系统发育树显示,4种扁核木属植物可分为南系（扁核木、台湾扁核木）和北系（蕤核、东北扁核木）两类。研究结果可为扁核木属植物的系统发育、分类鉴定及其资源的开发利用等相关研究提供理论基础。     

朱蕉叶绿体基因组特征与系统发育分析

朱蕉(Cordyline fruticosa)是一种常见的园艺植物,广泛分布于亚洲、大洋洲、南美洲等热带地区.为了明确朱蕉叶绿体基因组特征,了解其系统发育地位,利用Illumina测序技术对其叶绿体基因组测序后,进行中线性绘图、ENC-plot、PR2-plot和SSR位点等相关数据的挖掘和分析.结果表明:朱蕉叶绿体基...     

大豆花叶病毒CP基因密码子使用偏性分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)外壳蛋白(coat protein,CP)是SMV基因组的结构蛋白,在SMV侵染大豆的过程中发挥着重要的作用。运用CUSP和Codon W等软件分析了大豆花叶病毒外壳蛋白的密码子的偏性,并与SMV基因组的密码子偏性进行了比较。结果表明,SMV CP偏好于以A/T结尾的密码子;与SMV基因组密码子偏性相比,发现只有8种氨基酸密码子偏性完全一致。ENC与GC3的相关性分析结果显示,CP的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响。聚类分析显示基于基因CDS序列的聚类结果与基于密码子偏性参数相对密码子使用度(RSCU)的聚类结果基本一致。通过分析CP密码子使用特性,为进一步研究其功能奠定基础。     

菠萝叶绿体基因组密码子偏好性分析

叶绿体基因组密码子偏好性影响基因的表达效率,对于叶绿体基因工程应用及物种遗传改良具有重要的科学意义.为了明确菠萝叶绿体基因组密码子偏好性的使用特征及主要影响因素,本研究以菠萝叶绿体基因组为研究对象,利用生物信息学软件分析其密码子的使用模式和偏好性.密码子偏好性相关参数分析显示:(1)菠萝叶绿体基因密码子的GC含量平均值...     

苋菜AtPAL基因密码子偏好性分析

[目的]对苋菜AtPAL基因密码子的偏好性进行分析。[方法]利用codonW、MEGA、Origin、Excel、SPSS等软件及CUSP在线程序,分析了苋菜AtPAL基因密码子使用偏好性,并与菠菜、甜菜、一品红等14个不同物种PAL基因密码子偏好性以及大肠杆菌、酵母菌等5种模式生物基因组密码子偏好性进行对比分析,同时基于不同物种PAL基因密码子偏好性及基因编码区进行聚类分析。[结果]苋菜AtPAL基因表达水平和密码子偏好性均较弱,更偏好使用A/T碱基以及以A/T结尾的密码子;聚类分析结果显示,单双子叶植物分别聚成一类,且亲缘关系近的物种往往聚成同一小类,但基于PAL基因编码区的聚类结果更接近传统意义上的物种分类;中性分析、ENc与GC3s关联性分析、奇偶偏好(PR2)分析的结果均显示,突变压力是影响PAL基因密码子使用偏好性的主要因素,同时也受自然选择压力等其他一些因素的影响;与模式生物基因组密码子偏好性对比的结果显示,拟南芥比较适合作为苋菜AtPAL基因的遗传转化受体,酵母真核表达系统比大肠杆菌原核表达系统更适合作为苋菜PAL基因的异源表达载体。[结论]为苋菜AtPAL基因进行异源表达时,选择合适受体及表达系统提供了理论基础,并为苋菜AtPAL基因密码子的优化提供了依据。     

大麦HD-Zip基因家族密码子偏好性分析

同源异型域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)蛋白在植物生长发育和适应性抗逆过程中发挥着至关重要的调控作用,而密码子偏好性分析是大麦HD-Zip转录因子家族分子进化及功能研究的重要补充。为探究大麦HD-Zip转录因子家族密码子偏好性特征,利用CUSP、CHIPS及CodonW等软件(程序)对32个大麦HD-Zip基因进行了分析。结果显示,大麦HD-Zip家族基因偏好以C或G结尾的密码子,使用频率最高的密码子是CUG,最优密码子为AUC和AGG。该家族基因GC3值分布较分散(0.48~0.98),有62.5%的基因ENC值小于35;GC12与GC3的相关性较强,大多数ENC值频数处于0.03~0.11的范围内,实际ENC值与预期ENC值相近,证明大麦HD-Zip家族基因密码子偏好性较弱,且在进化过程中主要受突变压力的影响。聚类分析表明,基于相对同义密码子使用度的HD-Zip基因聚类与物种进化关系没有必然相关性。对大麦HD-Zip家族代表基因HD-Zip IV 5进行最适受体分析发现,大肠杆菌更适合作为其异源表达受体,遗传转化模式植物中水稻更适合作为该基因的表达受体。本研究为大麦HD-Zip转录因子家族进一步功能研究奠定基础。     

美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征分析

为了解美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征,本研究采用 CodonW1.4.2、SPSS19.0、MEGA5.2 和 EMBOSS 等软件分析 AdPOD27 的密码子偏好性参数,同时对单子叶植物和双子叶植物间 POD27 的密码子使用规律进行比较。结果表明,AdPOD27 有效密码子数（ENc）、密码子 G 和 C 含量（GC）、密码子第 3 位 G 或 C 的含量（GC3s）分别50.65、0.443 和 0.429,意示着 AdPOD27 密码子偏好性较弱但偏好使用含有较多 A 和 T 并以 A 或 T 结尾的密码子;单子叶植物和双子叶植物平均 ENc 值分别为 36.93 和 52.25,单子叶植物 POD27密码子偏好性普遍强于双子叶植物;聚类分析结果表明,物种间具有严格的密码子偏好性规律。此外,AdPOD27与猕猴桃基因组密码子使用频率存在一定差异。本研究结果为进一步开展 AdPOD27 基因功能和分子进化研究提供了科学依据。     

高良姜叶绿体基因组测序与特征分析

为了探究高良姜的叶绿体基因组特征及其系统进化发育关系,本研究以高良姜总DNA为材料,采用NovaSeq高通量测序平台进行高良姜叶绿体基因组测序,并基于生物信息学方法进行高良姜叶绿体基因组的图谱构建及注释分析。结果表明:高良姜叶绿体基因组全长162 137 bp,呈典型的环状四段式结构,包括87 264 bp的大单拷贝区、15 349 bp的小单拷贝区以及2个29 762 bp的反向互补重复区;共编码132个基因,其中蛋白编码基因86个、核糖体RNA基因8个以及转运RNA基因38个。高良姜叶绿体基因组密码子偏好性较弱,偏向于以A/T碱基结尾。碱基替换分析表明,高良姜叶绿体基因组中大多数编码基因的碱基替换没有引起氨基酸的改变。基于20种物种叶绿体基因组的系统发育分析发现,高良姜与同属植物艳山姜、益智的亲缘关系更近。本研究获得了高良姜的叶绿体基因组特征信息,为高良姜资源保护、遗传进化和品种选育奠定了基础。     

非洲菊CAD基因的密码子偏好性分析

[目的]研究非洲菊肉桂醇脱氢酶基因(Cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)的密码子使用偏好性。[方法]从非洲菊转录组数据中筛选获得具有完整CDS的CAD基因,运用CodonW、EMBOSS、SPSS和Origin软件分析其密码子使用情况。[结论]筛选获得5条具有完整CDS的非洲菊CAD基因,其密码子偏好性较弱,编码氨基酸时倾向于使用较多的A或T。GC1s、GC2s、GC3s、GC和ENC之间无显著性的相关性。该基因编码氨基酸时除受突变压力的影响外,外界因素与自然压力影响较大。酵母菌真核表达系统适合作为异源表达系统,拟南芥则是较为理想的受体。[结论]该研究可为非洲菊CAD遗传转化研究奠定基础。     

茶树CsActin1基因密码子偏性分析

运用CUSP、Codon W、CHIPS程序分析茶树肌动蛋白基因Cs Actin1的密码偏性,并将其与茶树基因组密码子偏性比较,以及与其它9种植物肌动蛋白基因进行基于密码子偏性和CDS序列的聚类分析。结果显示,Cs Actin1相对密码子使用度（RSCU）与茶树基因组比较,只有6种氨基酸的密码子偏性一致,且没有如茶树基因组一样偏好使用A/T结尾的密码子,肌动蛋白基因基于RSCU的聚类结果与基于CDS序列的聚类结果虽存在差异,但都能在一定程度上反映物种间的亲缘关系。     

密码子偏性分析方法及茶树中密码子偏性研究进展

密码子偏性指同义密码子的非均衡使用。研究密码子偏性模式、密码子偏性的形成因素具有重要的生物学意义。本文主要阐述了密码子偏性研究常用的衡量参数、密码子使用模式的统计分析方法、影响密码子偏性的因素及茶树中密码子偏性研究进展。     

小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征,本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性,并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明,小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子;根据RSCU值,确定小麦DREB基因的高频密码子有14个;不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异;基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系;属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。     

兰科植物FNR基因的密码子偏好性分析

为揭示兰科植物FNR基因的特性和密码子偏好性，采用DNAMAN、CodonW和SPSS软件及 EMBOSS、SWISS-MODEL在线网站对17种兰科植物的FNR基因序列、氨基酸序列、同源区域及蛋白质三维结构进行分析。结果表明：兰科植物FNR基因普遍具有在A/T(U)与G/C之间较弱的密码子偏好性；密码子的末位在A和T(U)之间存在显著的T(U)偏好性，在C和G之间存在显著的C偏好性；NADP结合域比非结合域有较小的密码子偏好性；基于CDS和氨基酸聚类结果比基于RSCU聚类更接近于植物的进化分类；自然选择的作用是导致兰科植物FNR基因的密码子使用偏好性的主要成因。