不同作物FAD2基因密码子偏好性分析

本研究运用多种软件对12种作物的FAD2基因进行密码子偏好性分析。结果表明:FAD2基因在12种作物中密码子使用偏好性差异很大,禾本科作物玉米、水稻、高粱的FAD2基因有效密码子数(Effec-tive Number of Codons,ENC)在30左右,为偏好性很强的基因;油料作物油菜和亚麻的FAD2基因的ENC值分别为45.49和48.58,为一般偏好性基因;另外6种油料作物和模式植物拟南芥的FAD2基因ENC值都大于50,偏好性较弱。玉米、水稻、高粱、油菜、亚麻、花生和拟南芥的FAD2基因偏好以G或C碱基结尾的密码子,其余5种油料作物的FAD2基因偏好使用以A或T结尾的密码子。在12种作物中,密码子CTC的RSCU值都大于1,属于高频使用的密码子;而CTA、ATA、GTA、AGT、CCC属于低频密码子。在聚类分析中,12种作物基于FAD2基因密码子用法与基于CDS序列的聚类结果大体一致。     

10种植物PSY基因密码子使用偏好性分析

选取10种植物PSY基因的CDS编码区序列,通过计算序列的碱基组成、有效密码子数(ENC)、同义密码子相对使用度(RSCU)等相关参数,并对这些序列进行ENC绘图与奇偶性分析,揭示10种植物对PSY基因密码子的使用偏好性。结果表明10种植物对于PSY基因密码子使用优先选择含有A和U末端密码子。ENC图显示除突变影响PSY基因密码子使用偏好性以外,还存在其他因素的影响。通过对RSCU值聚类分析发现,10种植物中含有UUG、AGA、AGG、GGA、GAU、ACA、GUU、CCU、GCU、UCU、UCA的密码子为最优密码子(RSCU值>1.6)。DANMAN结果显示GAAGATGC是10种植物所含有的最长的保守区域。以辣椒PSY基因为例,预测得到大肠杆菌和酿酒酵母是最合适的辣椒PSY基因的宿主。     

芍药AP1(APETALA 1)基因密码子使用的偏好性分析

在前期克隆芍药AP1基因(登录号为KC354376)的基础上,运用CHIPS、CUSP和CodonW在线程序,分析芍药AP1基因的密码子偏好性,并与其他物种的AP1基因以及模式生物的基因组进行比较。结果表明,芍药AP1基因大部分偏好使用以A/T结尾的密码子,29种偏好密码子(RSCU值>1)中,偏好性较强的有CCA、AGG、TCA、GTT(RSCU值≥2);通过比较12种植物的AP1基因密码子偏好性,发现AP1基因在芒果和梨中的表达水平相对较高,而在芍药和牡丹等植物中的表达水平一般,并且大多偏好以A/T结尾的密码子,这可能与该基因的特殊功能有关;聚类分析结果表明,芍药科中芍药与牡丹聚为一类,梨和碧桃聚为一类;在密码子的使用频率上,芍药AP1基因与酵母基因组的差异小于与大肠杆菌和拟南芥基因组的差异,酵母真核表达更适合作为芍药AP1基因的外源表达系统。本研究结果可为芍药AP1基因在遗传改良中选择合适的受体植物、选择较佳的外源表达系统以及提高该基因的表达水平提供参考依据。     

蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解蒜头果叶绿体基因组密码子的使用偏性,利用Codon W 1.4.2和CUSP软件对蒜头果叶绿体基因组中33个基因的密码子进行中性绘图,应用ENC−plot、PR2−plot绘图分析并确定了其最优密码子。结果表明：蒜头果叶绿体基因组密码子的第3位碱基GC含量为28.43%,远低于第1位（47.74%）和第2位（41.05%）,RSCU值大于1的密码子有30个,其中12个以A结尾,16个以U结尾,说明蒜头果叶绿体基因组的编码基因偏好以A和U结尾。GC₁₂和GC₃的相关系数为0.1646,相关性不显著,回归系数为0.0004;有效密码子数（ENC）范围为40.39～54.86,大于45的有25个,ENC比值主要分布在−0.05～0.05之外。蒜头果叶绿体基因组中的大部分基因分布在PR2平面图的下半部或右下半部,说明蒜头果叶绿体基因组密码子偏好性更多地受选择的影响,同时亦受其他因素的影响。蒜头果叶绿体基因组的最优密码子确定为UUU、UUA、GUA等18个。     

镰翅羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性分析

[目的]分析镰翅羊耳蒜叶绿体基因组密码子偏好性,并探讨影响密码子偏好性形成的主要因素.[方法]从镰翅羊耳蒜叶绿体基因组中筛选出47条编码序列,通过CodonW和CUSP软件计算不同基因的GC含量,分析密码子使用模式.[结果]GC3含量为27.99％,低于GC1(47.00％)和GC2(39.41％);ENC取值范围为4...     

川芎转录组密码子使用偏好性分析

为了解川芎(Ligusticum chuanxiong Hort.)阿魏酸生物合成相关基因的密码子使用偏好性特点,为运用基因工程技术实现阿魏酸的异源生物合成提供理论依据,对川芎转录组中共50 108条Unigenes使用Codon W、Cusp和Chips进行在线分析。结果表明,总GC含量为41.4%,有效密码子占总数的16.17%,最优密码子偏好以A/U结尾,表明川芎转录组Unigenes密码子偏好程度整体水平不高。比较分析了川芎转录组中阿魏酸生物合成相关基因(PAL、C4H、C3H与COMT)与不同模式生物的稀有密码子,表明与大肠杆菌基因组密码子使用频率差值较大的有4个,与酵母、烟草和拟南芥基因组差值较大的均有3个,这预示着川芎阿魏酸生物合成相关基因在酵母、烟草和拟南芥中的表达效率较高。     

拟南芥和水稻转录因子WRKY同义密码子的偏好性分析

WRKY是植物特有的转录因子家族,主要参与植物的各种防卫反应,调节植物生长发育等。本文运用多元统计分析和相关分析等方法,对拟南芥和水稻WRKY基因的密码子用法进行了分析,发现两个物种WRKY基因的碱基组成不同,水稻基因在密码子第1、2和3位的GC含量均高于拟南芥,第3位差异最大。但两个物种的WRKY基因存在共同的进化趋势,即基因的GC3s逐步增大。对应分析结果显示,拟南芥WRKY基因的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响,水稻主要受碱基组成和基因表达水平两个因素的影响。最后确定了拟南芥和水稻WRKY基因家族的最优密码子,分别为11个和27个。研究结果为深入开展WRKY基因的进化、表达调控和提高该基因家族新成员预测的准确性等具有重要指导意义。     

绵羊BMPR-IB基因密码子使用偏好和适应性进化分析

探讨BMPR-IB编码特点可为提高外源基因在受体物种中稳定、高效表达提供重要依据。本研究运用CHIPS、CUPS和CodonW分析绵羊BMPR-IB基因序列,与不同物种BMPR-IB、模式生物基因组及其他多胎主效基因比较,构建进化树后,利用PAML分析BMPR-IB对环境的适应性。结果表明:绵羊BMPR-IB基因与多胎性状相关的主效基因及除人类、倭黑猩猩和家犬外的不同物种CDS序列中大部分偏好使用G/C结尾密码子,对17种密码子具有偏好性,偏好性较强的密码子为GTG(2.02);绵羊多胎性状相关的BMP-15、GDF-9主效基因,对27种密码子具有偏好性,使用频率最高的为TGT(2.79)。密码子偏好性的聚类结果类似于进化结果,且不同物种的BMPR-IB基因中性选择的作用比例较高;绵羊与3种模式生物基因组密码子使用频率比较发现,小鼠基因组优于酵母和大肠杆菌。本研究结果为今后进一步开展绵羊新基因的发现、功能基因表达调控研究等提供了理论基础。     

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...     

2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

利用Codon W、CUSP及R语言等软件对2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的使用偏好性进行分析。结果表明：两者叶绿体基因组密码子的GC含量均为GC₁＞GC₂＞GC₃,说明密码子第3位碱基A/U含量高。大部分有效密码子数（ENC）都在45以上,CAI平均值为0.167,说明密码子偏好性弱。ENC−plot、PR2−plot及中性绘图分析表明GC₁、GC₂与GC₃之间相关性不明显;且第3位碱基使用频率为T > A,G > C,说明2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的偏好形成受到自然选择和基因突变的共同影响,自然选择为主要影响因素。利用相对使用度(RSCU) 、ENC值共筛选出30个最优密码子,大部分以A/U结尾,证明二乔玉兰和日本辛夷2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子第3位碱基偏好A/U。     

豆科植物IPI基因密码子偏好性

异戊烯基焦磷酸异构酶（isopentenyl diphosphate isomerases,IPI）作为2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP）和甲羟戊酸（mevalonate,MVA）途径的关键酶,参与植物萜类化合物的生物合成。豆科植物含多种萜类物质,研究豆科植物IPI基因密码子偏好性对促进豆科植物IPI基因表达、增加萜类物质产率具有重要意义。运用Codon W、EMBOSS等程序分析32个IPI基因的碱基组成、相对密码子使用度（RSCU）、有效密码子数（ENc）、密码子适应指数（CAI）等参数,并结合ENC-GC3s与PR2-plot方法确定豆科植物IPI基因的密码子偏好性。结果表明,豆科植物IPI基因偏好性较强（RSCU>1）的密码子有7个,最优密码子是GGU,第3位碱基的GC含量（GC3s）[落花生2 (Arachis hypogaea 2)除外]与同义密码子GC含量（GC）<0.5,密码子偏好以A/U结尾。ENc为46.69~55.00,CAI为0.23~0.27,IPI基因表达水平偏低。ENc-GC3s与PR2-plot分析结果表明,自然选择是形成豆科植物IPI基因密码子偏好性的主要原因。相较于RSCU聚类树,基于编码序列的系统进化树更能反映物种真实的系统发育关系。大肠埃希菌、烟草与拟南芥可以作为豆科植物IPI基因外源表达的宿主,研究结果将为开展IPI基因的密码子改造与遗传工程操作奠定基础。     

海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为明确海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性及影响因素,以海甜菜线粒体基因组136条蛋白编码序列(CDS)和叶绿体基因组52条蛋白编码序列为数据源,利用Codon W和CUSP软件,结合密码子使用的中性绘图分析、有效密码子数分析(ENC-plot)、偏倚性分析(PR2-plot),探究海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用的偏好性,并明确最优密码子。结果显示：海甜菜线粒体和叶绿体基因组中所有密码子的平均G+C碱基含量分别为43.42%和37.92%;密码子第3位碱基多为A或U。线粒体和叶绿体基因组有效密码子数(ENC)分别为36.44～61.00和35.00～52.01,平均值为52.23和46.10。自然选择是影响海甜菜线粒体和叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要原因;GCU、AGG、GCU、CGA等27个密码子可视为最优密码子。本研究结果为海甜菜线粒体和叶绿体基因组的研究和遗传多样性分析提供了参考依据。     

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。     

猪黑皮质素受体1基因密码子偏好分析

遗传密码子是生命信息的基本遗传单位,每种氨基酸对应1⁶个同义密码子。特定物种在长期进化中形成了适应自身基因环境的密码子使用偏好。运用CHIPS、CUPS和CodonW程序分析猪黑皮质素受体1基因密码子偏好,并与牛、羊、小鼠、人等多种动物的黑皮质素受体1基因密码子偏好进行比较,以期为转基因动物育种提供依据。结果表明,猪偏好使用以C、G结尾的密码子(96.88%),且在整个编码区序列中G+C含量(67.81%)大于A+T(32.19%),该基因在猪体内表达水平很高(CAI=0.849),并且发现,猪的密码子偏好性与牛、犬等动物类似,明显不同于鲀、雀、獾、大猩猩等动物。要实现目的基因在猪MC1R基因中进行定点整合并成功表达和尽可能地提高其表达量,需对目的基因的部分密码子进行改造。     

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。     

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。     

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     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

金莲花叶绿体基因组密码子偏好性分析

对金莲花叶绿体基因组中筛选出的49条蛋白质编码序列(CDS)进行密码子使用偏好性(CUB)分析,为研究物种进化和外源基因表达提供依据。结果表明,金莲花叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在40.21～55.54波动,密码子的偏好性较弱;ENC与U3s、A3s呈极显著负相关,与G3s、GC3s呈极显著正相关,同义密码子第3位上的碱基含量直接影响密码子使用偏好性和基因的表达水平。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,每种氨基酸的较优表达密码子RSCU均大于1且都以A或U结尾,最后确定9个密码子为金莲花叶绿体的最优密码子。通过与其他物种密码子使用频率的比较发现,酵母真核表达系统和双子叶模式植物拟南芥分别更适合金莲花叶绿体基因作基因表达和转基因研究的异源受体。     

栀子叶绿体基因组密码子偏好性分析

分析栀子叶绿体基因组密码子的偏好性并探讨其主要影响因素,为栀子叶绿体基因组研究及其遗传改良提供参考依据。利用Codon W1.4.2、CUSP和SPSS 20.0软件统计和计算密码子的碱基含量,分析密码子使用模式。结果表明：栀子叶绿体基因组密码子第3位GC含量(GC3)为28.44%,低于第1(GC1)、2位GC含量(GC2),GC1和GC2分别为47.33%、39.56%;有效密码子数(ENC)为36.78～56.95,平均值为47.42;ENC与GC1、GC2之间的相关性均不显著,与GC3之间呈极显著正相关,相关系数为0.356;GC1和GC2的平均值(GC12)与GC3之间的相关性不显著,相关系数为0.102;45.45%基因的ENC比值频数为0.0～0.1;结合高频及高表达密码子分析结果,最终确定UUU、UUA、UUG等19个密码子为栀子叶绿体基因组的最优密码子。综合分析显示,栀子叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A或U结尾,偏好性弱,其密码子偏好性主要受自然环境选择和突变因素的影响,是多因素共同作用的结果。