石榴木质素合成途径进化与密码子使用偏好性分析

木质素是陆生植物进化的标志,对植物适应陆生环境具有重要作用。本研究选取石榴(Punica granatum)等18种农林业广泛栽培或湿地系统中具有重要价值的维管束植物,进行木质素合成途径基因进化与密码子使用偏好性分析。结果表明:石榴木质素合成途径基因偏好以G/C结尾的密码子,与单子叶类群和双子叶锦葵类分支相一致,受突变压力影响较大;木质素合成途径基因的进化存在明显的种系特异性;对双子叶植物的长期人工选育会诱导密码子向弱偏好性方向进化。     

铁皮石斛咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)密码子偏好模式分析

咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)是木质素合成过程的关键酶,参与苯丙烷代谢。了解铁皮石斛COMT(Caffeic acid-O-methyltransferase)基因密码子的偏好性可为其功能和分子进化研究提供科学依据。采用Codon W、EMBOSS、SPSS、Origin等分析铁皮石斛COMT的密码子偏好参数,并通过ENC绘图、中性绘图和PR2-plot分析探讨COMT基因密码子偏好性形成的可能因素,同时使用SPSS19.0和MEGA6.0进行聚类分析。结果显示,铁皮石斛COMT基因ENC值、GC含量以及GC3分别为49、0.452和0.396,表明其密码子偏好性较弱,偏好使用A或T结尾的密码子;ENC、中性绘图分析显示突变压力是COMT密码子偏好性形成的主要作用力;铁皮石斛COMT基因和同为兰科植物的香味蝴蝶兰(Phalaenopsis bellina)的亲缘关系最近,两者的GC1s、GC2s、GC3s、GC、CAI和ENC也较为相近,表明物种进化关系上越相近其密码子偏好性也较为相似,但有些物种仍存在一些差异。此外,从密码子使用频率分析得出酵母菌真核表达系统适合铁皮石斛COMT基因的异源表达,模式植物烟草、番茄可以作为其遗传转化受体。本研究为COMT基因功能进一步研究提供参考。     

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。     

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。     

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。     

杏扁PaCBF1基因密码子偏好性分析

为了研究杏扁PaCBF1基因密码子偏好性,以及为其选择适合的受体,本研究利用CHIPS、CUSP在线程序以及Codon W1.4.2软件对杏扁PaCBF1基因密码子偏好性进行分析;利用SPSS 22.0软件、MEGA5.0软件对各树种CBF基因进行聚类分析。结果表明,杏扁PaCBF1基因ENc值和CAI值分别为54.053、0.163;编码区G+C含量高于A+T含量,并且偏向于G/C结尾的密码子;其他树种CBF基因也偏向于G/C结尾的密码子。聚类分析表明,杏扁与梅的密码子使用偏性的相似性较高。密码子使用频率比较分析,发现杏扁PaCBF1基因密码子使用频率与酵母、大肠杆菌、烟草、拟南芥基因组密码子之间存在一定的差异。因此,要使杏扁PaCBF1基因在4种模式生物中高效表达,需将杏扁PaCBF1基因改造成宿主基因组偏爱的密码子。此研究为PaCBF1基因选择适合的受体提供了依据,同时也为进一步研究杏扁PaCBF1基因的表达、功能以及对非生物逆境的抵抗机制提供理论依据。     

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。     

‘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。     

番茄WRKY转录因子密码子偏性分析

WRKY基因家族在响应植物发育和生理过程、多种应激反应中发挥着重要作用。为揭示番茄WRKY基因的特性和密码子使用模式,本研究通过CodonW、CUSP和SPSS软件对番茄81个WRKY基因密码子使用偏性进行分析。结果表明:WRKY基因平均GC含量为39.33%,GC3平均含量为31.80%,表明WRKY基因密码子倾向以A或T (U)结尾;相对同义密码子(RSCU)分析显示,RSCU1的密码子有27个,其中25个以A、U结尾;有效密码子数(ENC)和密码子适应指数(CAI)范围分别为35.77～55.93和0.13～0.28,表明密码子偏性较弱且WRKY基因表达水平较低;中性分析、ENC和PR2作图分析发现WRKY基因密码子使用模式受碱基组成、突变和自然选择压力的影响。此外,只有1个密码子鉴定为WRKY基因最优密码子。该研究结果为番茄WRKY基因转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持。     

豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)是参与合成植物苯丙烷类物质的主要酶类之一。研究豆科植物CHS基因密码子的偏好性,对提高豆科植物CHS基因的表达水平具有重要意义。为此,运用CHIPS、CUSP和Codon W程序分析豆科植物CHS基因密码子的偏好性,并用决明CHS基因对分析结果的可信度进行验证。结果表明,在豆科植物CHS基因的密码子中,以A或U结尾的密码子偏好性较强。基于CHS基因RSCU值的聚类结果显示,豆科植物与茄科植物(包括烟草)聚为一类,表明烟草作为研究豆科植物CHS基因功能的模式植物较为合适。通过对决明CHS基因密码子偏好性与大肠杆菌和酵母基因组密码子偏好性的比较,发现两者均存在差异,但酵母的差异低于大肠杆菌,表明酵母表达系统更加适合作为决明CHS基因的外源表达系统。然而,若要使决明CHS基因能够在酵母表达系统中高效表达,仍需对其密码子进行优化。     

粳稻叶绿体基因组的密码子用法

基因组密码子使用受多种因素的影响，本试验通过对应分析探讨了若干重要因子对粳稻品种“日本晴”叶绿体全基因组序列密码子用法的效应，结果指出，在影响最大的第一条向量轴上，基因的位置坐标与该基因的表达水平（CAI）和GC3s极显著相关（r = 0.785**和－0.804**），而CAI与GC3s高度负相关（r = －0.917**）；说明基因表达     

甘蓝S-位点基因SRK、SLG和SP11/SCR密码子偏好性分析

S位点是芸薹属植物自交不亲和反应的关键位点,控制自交不亲和反应的识别与启动。为明确甘蓝S位点基因SRK和SLG的S域和SP11/SCR编码序列密码子的使用特性,利用Codon W、SPSS软件、Python程序和EMBOSS在线程序分析甘蓝41个SRK、36个SLG和11个SP11/SCR等位基因的偏好性,同时通过中性绘图、ENC-GC3绘图、PR2绘图及多元统计分析探讨基因密码子偏好性形成原因,并利用不同方法对其进行聚类分析。结果表明,甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR基因编码序列富含A/T,密码子偏好以A/T碱基结尾,偏好性较低。自然选择是影响密码子使用模式的主要因素,突变压力为次要因素,还受到二核苷酸丰度的影响。根据RSCU值发现, SRK和SLG基因高表现密码子有4个, SP11/SCR基因有11个。基于RSCU的聚类能够较准确地反应甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR等位基因间的关系,并与基于CDS核酸序列的聚类具有一致性和可靠性。根据密码子使用偏好性和聚类关系发现, SRK的S域和SP11/SCR编码序列在密码子偏好性上可能是协同进化的。这为更好理解甘蓝中密码子的分布机制...     

遗传标记在石榴种质资源研究中的应用

石榴属石榴科石榴属植物,具有较高的营养价值、药用价值和观赏价值。笔者从形态、细胞、生化和DNA分子等不同层面对遗传标记在石榴种质资源研究中的应用进行阐述,并对遗传标记方法的优缺点及存在的问题进行分析和探讨,最后提出了一些建议。遗传标记的应用,特别是分子标记的发展,将为石榴遗传多样性研究、亲缘关系分析、分类研究、品种鉴定、遗传图谱构建以及功能基因定位等相关研究开辟新的途径。     

双软件多参数联合对草鱼同义密码子偏性的分析

密码子偏性分析数据有助于被用来构建高效表达载体,提高外源基因在宿主体内的表达效率。为了解草鱼密码子使用情况,以便在草鱼中高效表达外源目标蛋白来预防草鱼疾病的发生,应用Codon W及CAIcal软件分析了草鱼(Ctenopharyngodon idella)基因组中的208个蛋白质的编码序列。通过分别计算密码子中各个位置的 G C 含量、密码子适应指数（CAI）、有效密码子数（ENc）、密码子偏爱指数(CBI)、同义密码子的使用频率、最优密码子使用频率（FOP）等,分析了草鱼的密码子使用偏性,确定了草鱼的最优密码子。结果显示,草鱼密码子第 2位的G C 含量明显低于第 1、3 位,第3位表现出对以 G 或 C 碱基结尾的密码子偏向使用;所确定的23个最优密码子中,除终止密码子是以碱基A结尾外,有18个以碱基G或 C结尾,4个以碱基U结尾。所分析结果既可用于分析草鱼基因的组成结构,了解草鱼的分子进化状态,又可以通过所获的结果来指导对外源基因进行分子改造,提高外源基因在草鱼中的表达效率。     

红藻rbcL基因密码子偏爱性分析

红藻是我们日常生活中一类非常重要的海洋生物资源。为探究红藻rbcL基因密码子的偏爱性,确定该类基因的最优密码子,本研究通过使用CodonW 1.4.4、CUSP和SPSS 20.0软件对20条红藻rbcL基因进行了多元统计和密码子偏爱性分析,最终获得了红藻rbcL基因三个位置的GC碱基含量、ENC值和RSCU值。结果显示,红藻rbcL基因AT碱基含量高于GC碱基,ENC值为41.89,说明红藻rbcL基因密码子偏爱于A/T碱基结尾。ENC绘图分析,PR2-plot分析和中性绘图分析表明自然选择是影响rbcL基因密码子偏爱性的主要因素。通过与拟南芥等五个物种的密码子使用频率比较,发现红藻rbcL基因和它们均有较大的差异性。最后筛选得到了UUU、UUA、AUU等18个最优密码子,均偏向于以A/U碱基结尾。研究结果对红藻资源的开发利用和rbcL基因的表达研究具有重要意义。     

安徽观赏石榴品种资源及在园林中的应用研究

在对安徽省进行石榴品种资源调查的基础上,共记载17个观赏品种,建立观赏品种分类检索表,同时对观赏石榴在园林中的造景和应用进行了初步分析,并按照造景形式提出独立造景、配置造景和意境造景,并分别建议适合的观赏品种,为进一步合理利用观赏石榴研究提供了依据。     

植物叶片提取物对枯草芽孢杆菌抑制石榴枯萎病菌的反应

为评价利用生防细菌枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和果树多样性间栽控制石榴枯萎病（Ceratocystis fimbriata）的作用效果,本研究测定了生防菌株枯草芽孢杆菌BS9601-Y1、Y2对石榴枯萎病菌的抑制作用、石榴园间作树木小枣、枇杷、桉树和石榴叶片乙醇粗提物对石榴枯萎病菌和生防菌生长的影响。结果表明：枯草芽孢杆菌对石榴枯萎病菌的拮抗作用为：BS9601-Y2高于BS9601-Y1,但当菌株培养48 h后,对石榴枯萎病菌的抑制率均达到100%。在供试叶片材料中,1 mg/mL的小枣和枇杷叶片乙醇粗提取物对石榴枯萎病菌的抑制效果较高,分别为29.1%、44.6%;4种叶片乙醇粗取物对生防菌的抑制作用较强,在0.5 mg/mL时,抑制率都达到了98%。由此推测,石榴园间作树木叶片的提取物影响了枯草芽孢杆菌的增殖;在石榴园不能同时使用间栽果树和施用枯草芽孢杆菌剂的方式来控制石榴枯萎病。     

桃基因密码子使用模式及其偏好性分析

为深入研究桃密码子使用特征,本研究基于桃(Prunus persica)基因组26873个注释基因编码序列的GC含量特征、有效密码子数(ENC)和同义密码子相对使用频率(RSCU)等参数的计算,统计分析了桃基因组密码子的偏好性及其密码子使用模式。分析结果表明桃密码子使用具有偏好性,61个密码子中存在4个密码子TCA,ACA,GCA,GAA为桃最优密码子,它们均以A结尾。进一步统计桃与其它9种近缘蔷薇科植物的密码子使用频率,发现近缘种属的密码子使用规律具有一定相似性。研究同时发现桃基因组tRNA基因拷贝数与氨基酸及特定密码子的出现频率呈正相关。这些结果揭示了桃基因组密码子的使用模式,为相关密码子使用机制研究及基因工程改良提供了重要的参考。