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。     

13种植物actin基因的密码子使用特性分析

[目的]分析13种植物actin基因的密码子组成、密码子偏性及聚类关系,了解其密码子使用模式及影响密码子使用的因素,为深入研究分子进化及物种进化提供参考.[方法]运用CodonW 1.4.4软件分析13种植物的肌动蛋白基因(actin)密码子组成及使用参数,并对影响密码子偏性的因素进行研究.应用MEGA 4.1对13条基因的CDS序列进行聚类分析,采用SPSS 20.0进行密码子偏性的聚类分析.[结果]双子叶植物中actin基因的GC含量为45.0%~51.2%、GC3s含量为36.3%~53.8%,单子叶植物中GC含量为53.0%~58.3%、GC3s含量为60.9%~75.8%;actin基因在单子叶植物中偏爱G/C结尾的密码子,双子叶植物中偏爱A/T结尾的密码子.GC和GC3s与有效密码子数(ENC)呈极显著负相关(P<0.01),相关系数均为-0.906.ENC绘图分析结果表明,actin基因密码子偏性同时受突变和选择压力影响,单子叶植物受选择压力影响的程度大于双子叶植物.基于actin基因密码子偏性的聚类将单子叶植物高粱、玉米聚为一类,水稻、大麦、竹聚为一类,8种双子叶植物聚为一类.[结论]actin基因密码子偏性与碱基组成密切相关,其密码子偏性在单、双子叶植物间存在差异,依据密码子偏性的聚类能在一定程度上反映物种间的亲缘关系.     

西瓜类甜蛋白家族全基因组鉴定及表达

【目的】对西瓜类甜蛋白家族基因（ClTLP）进行全基因组鉴定和序列特征及聚类分析,研究其在西瓜不同组织及病原菌胁迫下的表达模式,为进一步开展类甜蛋白家族基因的功能鉴定及其与枯萎病菌互作机制研究奠定基础。【方法】利用生物学软件对ClTLP进行序列特征及聚类分析,采用qRT-PCR技术检测ClTLP基因在西瓜根、茎、叶组织及枯萎病菌侵染不同时间（0,12,24,48,120,168 h）后的表达情况。【结果】从西瓜基因组中共鉴定到28个西瓜TLP家族基因,TLP基因分布在 8条染色体上,主要有4种结构类型,蛋白保守,氨基酸基序高度一致。在基因启动子区发现多个激素响应元件和胁迫响应元件。西瓜类甜蛋白归属10个聚类群。多数ClTLP基因在西瓜不同组织中表现为组成型表达,在根中的表达量高于茎和叶片。枯萎病菌侵染可以诱导大部分ClTLP基因的表达,且多数基因表达量在侵染后120 h最高。其中,Cla97C01G019790和Cla97C10G185250的表达随枯萎病菌侵染时间延长逐渐升高,而Cla97C10G204510和Cla97C10G185260的表达受到了枯萎病菌胁迫抑制。【结论】西瓜类甜蛋白家族有28个成员,其大多数CITLP基因的表达量在根中最高,可受枯萎病菌诱导,在西瓜抵御病原菌侵染过程中发挥重要作用。     

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)...     

植物类甜蛋白基因家族研究进展

植物受到生物或非生物胁迫时,病程相关蛋白（pathogenesis-related proteins,PRs）PR-5家族（又称类甜蛋白,thaumatin-like proteins,TLPs） 在植物组织内迅速表达并积累,从而快速提高植物抗性。研究发现许多植物的TLPs具有抗真菌活性,而且转TLPs基因的植物能够抑制病害发展进程。介绍了TLPs基因的分布起源和进化特征、结构特征、生理功能;分析了TLPs基因在不同植物中的差异表达特征、TLPs的抗真菌机制以及TLPs基因在植物抗病遗传改良中的应用;提出了植物TLPs未来研究的主要问题以及TLPs基因在林木病理学和林木抗病遗传育种中的应用前景。参81     

苜蓿质膜内在蛋白编码基因MsPIPs家族的密码子偏好性分析

利用CodonW软件分析苜蓿质膜内在蛋白编码基因(MsPIPs)的密码子组成,发现它们的密码子在碱基使用中存在偏倚,偏好使用以T/A结尾的密码子,其中T结尾的密码子出现频率为47％.MsPIPs密码子的平均有效密码子数(ENC)为45.47个,偏好性较弱.通过主成分分析(PCA)、对应性分析(COA)、偏倚分析(PR2...     

7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。     

猪Claudin家族基因密码子使用偏好性分析

猪流行性腹泻病毒(PEDV)可通过感染猪肠道上皮细胞引起仔猪腹泻。紧密连接蛋白是肠道黏膜屏障的重要组成部分,而Claudin家族作为重要的紧密连接蛋白之一,是组成肠道黏膜屏障完整性、决定肠道通透性的重要蛋白分子。研究密码子的使用特性有助于进一步了解某一特定基因的分子机制和进化关系。为了揭示Claudin家族基因密码子使用模式,本研究对Claudin家族22个基因编码序列进行分析,利用CodonW和在线网站EMBOSS Explore计算核苷酸组成、相对同义密码子使用度(RSCU)和密码子使用偏性参数,同时分析了Claudin家族基因密码子使用偏好性的影响因素。结果表明:Claudin家族基因主要偏好以G/C结尾的密码子;RSCU值分析发现,11个密码子CUG、AUC、GUG、UCC、CCC、ACC、GCC、CAG、CGC、CGG、GGC偏好性较强,为优势密码子;聚类结果显示,Claudin-3和Claudin-4较为接近,Claudin-10和Claudin-11较为接近;此外,Claudin家族基因密码子偏好性主要受到突变压力影响。分析Claudin家族基因密码子使用模式,旨在揭示这些基因之间的遗传和进化关系,为今后从密码子优化途径提高外源基因的表达水平提供一定的理论依据。     

43种植物CaM1基因密码子使用特征及遗传差异分析

为深入了解不同类植物CaM1基因(calmodulin 1,简称CaM1)在抵抗逆境进化过程所形成的密码子的使用特征和遗传差异。运用CodonW、BioEdit和MEGA软件对43种植物序列进行分析,并构建系统发育树。结果表明,CaM1基因对密码子的使用具有极强的偏好性,CUC、AUC、UCU、CCA、ACU、UGA为其最优密码子,禾本目植物更偏好使用G/C碱基。G、C碱基含量和位置是引起CaM1基因密码子偏性的主要原因。遗传距离分析表明,山柑目与白花菜目之间的亲缘关系最近,豆目和无患子目间的亲缘关系次之,与聚类分析结果相符。     

翅果油树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确翅果油树叶绿体基因组密码子使用偏好性,从Gen Bank数据库下载翅果油树叶绿体基因组序列,筛选出合适长度的序列并进行密码子使用偏好及其影响因素分析;使用Codon W软件分析序列得出A₃、T₃、C₃、G₃、GC₃、有效密码子数(ENC)、相对同义密码子使用度(RSCU)等重要参数,并进行相关指数分析、中性绘图分析、ENC-plot绘图分析、PR2-plot分析及最优密码子的确定。结果表明,翅果油树叶绿体基因组密码子不同位点上GC含量分布差异较大,其大小表现为GC₁(41.08%)>GC₂(38.17%)>GC₃(36.55%);ENC平均值为50.95,表明密码子使用偏好性较弱;密码子偏好使用A或U结尾,最终选出的20个最优密码子也均以A或U结尾。中性绘图和ENC-plot绘图分析发现,翅果油树叶绿体基因组密码子内部碱基组成之间不具有显著相关性,选择压力远胜于突变压力;PR2-plot绘图分析...     

玉米叶绿体基因密码子使用频率分析

本研究应用软件CodonW,对玉米叶绿体蛋白编码基因的密码子用法进行了初步分析,计算了位于密码子3个位置的GC含量和同义密码子的使用频率,并确定了玉米叶绿体基因组的最优密码子。结果显示玉米叶绿体基因GC含量低,密码子第三位的GC含量最低,偏好使用以A或T碱基结尾的密码子;且确定的25种最优密码子也主要以A或T碱基结尾。分析结果对指导外源基因进行分子改造,提高其在玉米叶绿体中的表达效率及细胞器分子进化研究等具有重要意义。     

11种金花茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

对11种金花茶植物叶绿体全基因组序列进行蛋白编码序列筛选,利用EMBOSS在线程序、CodonW、Excel、MEGA7、SPSS、TBtools等软件解析了11种金花茶叶绿体基因组密码子使用模式,探讨了其密码子偏好性的主要影响因素。结果表明：11种金花茶叶绿体基因组密码子使用偏好性均较弱,蛋白质编码区序列富含A/U碱基,密码子第3位以A/U结尾为主。金花茶叶绿体基因组密码子偏好性形成受选择压力、突变压力等多种因素共同影响,主要受选择压力影响。确定了11种金花茶叶绿体基因组的10个相同的最优密码子,分别为GCA、GCU、UGU、GAA、AAA、CUU、UUA、CAA、CGU和GUU。此外,金花茶叶绿体基因组相对同义密码子使用度的聚类结果为金花茶的系统进化研究提供了依据。     

陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

 【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能是由选择和突变及其它因素共同作用形成的。     

螯虾次目功能基因密码子偏好性研究

以螯虾次目功能基因组中的208个蛋白质编码基因序列为数据来源,应用CodonW　14软件对螯虾次目功能基因中密码子组成、同义密码子使用频率、密码子3个位置的G+C含量、有效密码子数等进行分析。结果显示,螯虾次目密码子第三位的G+C含量明显高于第一/二位,表现出对以G或C碱基结尾的密码子的偏好性使用,并确定了9个螯虾次目最优密码子。上述研究结果为今后螯虾次目新基因的发现、功能基因表达调控研究、蛋白质结构和功能预测、以及与其他虾类的比较基因组学研究、螯虾分子标记育种等提供了理论基础。     

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。     

杜鹃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了确定杜鹃(Rhododendron simsii)叶绿体基因组密码子的使用模式,为杜鹃花科叶绿体基因组学研究提供参考依据,绘制了杜鹃叶绿体基因组图谱,对三大功能基因进行分类,统计各蛋白编码基因密码子的3位碱基的GC含量、有效密码子数、同义密码子相对使用度,开展中性绘图分析和PR2-plot等分析,并系统分析影响杜鹃密码子偏好性的各种因素,从而筛选出了最优密码子。结果显示,杜鹃叶绿体基因组全长206 912 bp,大单拷贝区为110 234 bp,小单拷贝区为2 606 bp,反向重复区为47 036 bp。蛋白编码序列GC含量为36%,密码子第3位偏好使用A/U,ENC值范围为37.48～57.13,说明其密码子使用偏好性较弱;中性绘图分析显示GC₁₂和GC₃的相关系数为0.255,拟合的回归系数为0.345;PR2-plot分析显示G>C,T>A;有30个密码子的RSCU值大于1,以U或A结尾的有29个,影响其密码子使用偏好性的最主要为自然选择压力;最终鉴定出最优密码子8个,分别为GCA、GAU、UUG、CCA、CGU、UC...     

密码子偏性的分析方法及相关研究进展

目的了解灯盏花[Erigeron breviscapus (Vant.) Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。方法以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS (coding DNA sequence)进行分析,并进行中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。结果叶绿体基因组密码子中不同位置的GC碱基含量比值为GC₁>GC₂>GC₃,说明密码子末位碱基偏性以A/T (U)结尾;有效密码子数的均值为47.18,密码子使用偏性较弱;3种绘图分析结果发现：影响灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素是自然选择,也受到其他因素(如突变)的影响;最优密码子分析中确定了UUU、UUA和UUG等18个最优密码子,且大多数以A和U结尾,有且仅有1个以G结尾。结论灯盏花叶绿体基因组密码子第3位偏好性以A或U碱基结尾,密码子使用模式受选择和其他因素共同影响,其中选择的作用较大。该结果可为后续利用基因工程手段对外源基因密码子改造、提高所转基因在灯盏花叶绿体中的表达提供参考。