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。     

蒙古韭叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为分析蒙古韭叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究通过高通量测序获得了蒙古韭叶绿体基因组序列,从中筛选出52条蛋白编码序列(codingsequence,CDS),利用CodonW 1.4.2和在线软件CUSP进行密码子使用模式及偏好性成因分析.结果显示,蒙古韭叶绿体基因组的有效密码子数(effective number...     

辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

确定中草药辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性及其成因。密码子使用特性利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序分析50条经筛选的CDS序列,结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,最终确定最优密码子。结果显示,叶绿体基因组密码子不同位置碱基GC含量的总体趋势为GC₁(47.60%)>GC₂(40.25%)>GC₃(30.96%),ENC值与GC₃呈极显著正相关,RSCU值大于1的密码子数量有31个,其中30个密码子以A/U结尾,仅1个以G结尾,表明密码子第3位碱基偏好以A/U结尾;ENC值分布在38.10～58.19之间,平均值为48.77,存在较弱密码子使用偏性;进一步分析发现自然选择是影响辽细辛密码子使用偏性的主要因素;以ENC值和RSCU值为参考,共筛选出18个最优密码子,除UUG外,其余17个密码子均以A/U结尾。该结论可为辽细辛的叶绿体基因工程、系统进化、环境适应等研究提供参考依据。     

石榴等陆生植物Actin1基因密码子偏向性与进化分析

肌动蛋白Actin1基因参与构成植物细胞骨架,功能域高度保守,在植物系统演化中具有特殊作用,是重要的管家基因。本研究选取石榴等63种具有重要经济价值或生态价值的陆生植物Actin1基因,分析其密码子使用偏好性和进化。研究结果表明:石榴Actin1基因有效密码子值为46.809,密码子使用偏性较弱。石榴Actin1基因同义密码子相对使用度大于1的密码子大部分偏向于使用以G/C结尾,其偏性主要是由于自然选择压力影响。石榴等陆生植物的Actin1基因偏向使用AAC、GAU、CAG、GAG密码子,这种偏向性在陆生植物之间属于趋同进化模式,亲缘关系相近的物种对Actin1基因密码子使用模式相似。由63种陆生植物的Actin1基因密码子偏性分析证实与物种密码子偏性与其进化及亲缘关系相关。本研究通过对石榴等陆生植物Actin1基因密码子偏向性与进化分析为Actin1基因家族的后续研究提供理论参考。     

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...     

霸王密码子偏好性分析

为了解霸王密码子使用特征及形成原因,本研究以NCBI网站中霸王的EST数据为材料,从中选取637条高质量基因为研究对象,利用Codon W、Excel等软件分析密码子使用特征。结果表明：霸王密码子的平均ENC为51.594,平均CAI为0.179,平均GC_3s为41.14%,密码子使用偏好性较弱,密码子第3位偏好使用以A/T结尾的碱基;ENC绘图分析、中性分析、偏倚分析结果说明自然选择是引起霸王密码子偏好使用的主要因素,但同时还受突变压力和其他因素的影响;偏倚分析中,大部分基因都分布在中心点的左下方,说明密码子第3位上A的使用频率小于T的使用频率,G的使用频率小于C的使用频率。以ENC值和RSCU值为参考标准,确定了28个高频密码子(RSCU>1),以A/U结尾的占82.14%;确定了27个高表达密码子(△RSCU≥0.08),最终筛选出UAU、UGU、UGA、CAU、AGC、GUG为最优密码子。本研究为霸王密码子优化以及基因工程中外源基因的改良和表达提供理论依据。     

冬凤兰叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为明确冬凤兰叶绿体基因组密码子的使用模式及其影响因素,利用CodonW、CUSP、CHIP等软件对得到的43条序列进行分析。结果表明：冬凤兰叶绿体基因组密码子GC3平均值为27.78%,ENC平均值为47.59,偏好性较弱;GC3碱基组成较GC1、GC2存在显著差异,且3位碱基使用T>A,G>C;结合30个高频密码子和22个高表达密码子,确定GCA、CGU、CGA、AAU、UGU、CAA、GGU、CAU、AUU、UUA、AAA、UUU、CCU、GAA、UCU、UCA、ACU、UAU、GUA等19个密码子为最优密码子。综合分析表明,冬凤兰叶绿体基因组偏好A/U结尾密码,主要受自然选择的影响,同时也受其他如突变和碱基组成等因素的影响,这对应用叶绿体基因工程对其进行性状改良和外源基因表达等具有指导意义。     

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。     

7种作物叶绿体基因的密码子偏好性及聚类分析

研究作物叶绿体蛋白编码基因的编码特点,对指导农作物的叶绿体基因工程研究设计,促进外源基因在受体作物中的高效、稳定表达具有重要作用。为此,综合运用了多种分析软件,对7种大田作物的叶绿体蛋白编码基因进行分析。结果表明:叶绿体蛋白编码基因的总碱基构成在7种作物中差异不大,都是A含量最高,而G,C的含量较低;但在密码子第3位的碱基构成上却有明显差别,3种双子叶作物偏爱以C,T结尾的密码子,而禾本科的4种作物则偏爱以T,C结尾的密码子;RSCU(同义密码子的相对使用度)值显示出禾本科作物有26个密码子具有偏好性,而双子叶作物有25个密码子具有偏好性,但二者之间有22个相同的偏好性密码子。基于RSCU值的聚类结果显示,植物的密码子偏好性具有种族特征,表明基于叶绿体蛋白编码基因的密码子使用特性的聚类结果可以作为系统发育分析的重要补充。     

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。     

茶树密码子使用偏性分析方法及其研究进展

茶是含有多种生物活性物质而具有抑菌、抗病毒、防癌抗癌等多种保健功效的健康饮品。近年来由于传统茶树育种与繁殖技术自身的局限性以及消费者对茶叶产品品质需求的日益提高,许多用传统茶叶技术无法解决的问题需要用到现代茶树生物技术去解决。其中,探究茶树基因密码子使用偏性对指导后续茶树研究工作,如茶树遗传转化所需的高效异源表达系统的选择及对目的基因加以修饰后提高在茶树上的转化效率有重要意义。本综述对衡量密码子使用偏性的绘图分析方法及常用参数进行介绍并概述了在茶树相关基因密码子使用偏性上的研究进展,提出茶树相关基因密码子使用偏性研究可多样化使用不同的衡量参数和分析方法以得到更加全面客观的研究结果,以及了解茶树基因密码子使用偏性以提高茶树原位转化效率将成为的新的研究方向。     

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。     

芍药查尔酮异构酶基因(CHI)克隆、密码子偏好性分析以及蛋白结构功能预测

为了丰富芍药CHI基因研究的基础数据,首先利用RACE技术对芍药CHI基因的CDS区进行克隆,并通过EMBOSS软件分析序列的密码子偏好性,其次利用生物信息学软件和在线数据库对芍药CHI进行蛋白结构与功能预测。结果表明,克隆获得芍药CHI基因c DNA序列长度为898 bp(Gen Bank序列号:JN119872),芍药CHI基因偏好使用以A/U结尾的密码子,28种偏好密码子(RSCU1),其中偏好性较强的有UUG、UGU、CAU、AGA、AGG、CGG(RSCU≥2),在密码子的使用频率上,芍药CHI基因与酵母、大肠杆菌等模式生物基因组的差异均大于拟南芥基因组。芍药CHI为非跨膜亲水的稳定蛋白,无信号肽,属于非分泌蛋白;主要分布在细胞质(45.0%)和微体(42.5%)中;无糖基化位点,14个磷酸化位点,其中第20位氨基酸处存在一个典型的磷酸激酶PKC,含有1个异构酶Chalcone保守结构域;二级结构包括α螺旋(39%)、延伸链(20%)、β-转角结构(13%)和无规则卷曲(27%);三级结构呈β-三明治折叠形成的倒置花束。发现了一个异构酶催化活性区域和一个重要的特异性蛋白质激酶PKC位点,为今后深入研究CHI基因功能提供有利的基础资料,此外,拟南芥真核表达更适合作为芍药CHI基因的外源表达系统。     

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。     

蝴蝶兰叶绿体基因组密码子使用的相关分析

通过对蝴蝶兰叶绿体基因组全序列密码子的研究,利用Codonw软件进行统计分析,得出密码子第三位置GC含量为31.41%,明显低于第一位置和第二位置的GC含量,说明密码子第三位置富含AT。从对应分析中得出其叶绿体密码子偏好性与其基因表达水平密切相关,且受到突变和选择压力的共同影响。将高表达优越密码子分析法和高频密码子分析法相结合,确定了20个蝴蝶兰叶绿体的最优密码子。上述结果对今后兰花的分子系统进化和高表达转基因研究具有重要意义。     

水稻和拟南芥NBS-LRR基因家族同义密码子使用偏好的比较

应用软件CodonW,对全基因组进行分析,鉴定出水稻和拟南芥NBS-LRR基因家族的最优密码子分别为25和16种。NBS-LRR基因家族与其全基因组的最优密码子一致,但两个物种间彼此完全不一致,密码子使用上发生偏向的程度也不尽相同。说明NBS-LRR基因家族的密码子使用偏好受物种自身的影响很大。同时,同一物种内基因家族对密码子的     

植酸酶phyA基因的密码子优化及其在大豆中的表达

植酸是植物源食品中的主要抗营养成分, 降低植酸含量可有效提高大豆的营养利用率。本文根据大豆密码子使用偏好性, 对无花果曲霉植酸酶phyA基因进行密码子优化, 人工合成了适合在大豆中表达的phyA(b)基因。以pCAMBIA3301为骨架, 构建由大豆凝集素基因启动子和信号肽序列调控的植物表达载体pCBPS-phyA(b)。用农杆菌介导法遗传转化吉林35大豆子叶节。PCR检测表明目的基因已初步整合至大豆基因组中; bar试纸条表明所有阳性植株中均能检测到bar基因的蛋白产物; 除草剂叶片涂抹显示野生型的叶片出现黄化或枯萎现象, 而转基因植株叶片表现正常, 具除草剂抗性; 以半定量RT-PCR共筛选到13株转phyA和19株转phyA(b)阳性转基因大豆植株。通过对转基因大豆T3种子中植酸酶活性、无机磷和植酸磷含量等检测, 证明人工基因phyA(b)比phyA在大豆种子中所表达的植酸酶具有更高的活性, 说明密码子优化有利于提高外源基因的表达。