利用SCoT对甜菜种质资源的鉴定及遗传多样性分析

为了研究SCoT分子标记技术对甜菜种质资源鉴定的可行性。利用80条SCoT引物对48份甜菜种质资源进行鉴别,同时对种质资源进行了遗传多样性分析和亲缘关系的鉴定。结果表明,80条SCoT引物中有6条能够扩增出清晰、且多态性高的条带,分别为SCoT1、SCoT12、SCoT13、SCoT14、SCoT17和SCoT23,其中引物SCoT1、SCoT12、SCoT14和SCoT23单独使用均可鉴别全部的48份种质资源,引物SCoT13和SCoT17共同使用可以鉴别48个种质资源;聚类分析结果表明,在遗传距离0.15处,95.8%的种质资源均聚为一类,从分子角度上表明甜菜种质资源遗传距离较小。本研究为利用SCoT分子标记技术鉴别甜菜种质资源、对种质资源进行亲缘关系鉴定、杂交组合亲本选配以及分子标记辅助育种等提供相关科学依据。     

普通羊肚菌密码子偏好性分析

采用CodonW1.4.2软件和CUSP程序,以普通羊肚菌(Morchella conica)全基因组蛋白质编码序列(coding sequence,CDS)为对象,解析了该菌的有效密码子数(effective number of codon,ENC)、密码子3个位点的 GC含量、相对同义密码子使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)和高表达优越密码子。结果表明：普通羊肚菌全基因组密码子第2位密码子的 GC含量明显低于第1位和第3位,第3位密码子与第1位含量差异不大,分别为57.8%和56.8%,RSCU 值大于等于1的密码子总共35个,其中以 G 或 C 结尾的25个,占71.4%,确定了25个高表达优越密码子。     

口蹄疫病毒VP1基因密码子偏好性分析

VP1蛋白是口蹄疫病毒(FMDV)的主要结构蛋白,可诱导机体产生中和抗体以及激发保护性免疫应答。为探究VP1基因密码子偏好性,筛选出其最佳体外表达系统,使用Visual Gene Developer、CodonW、GraphPad Prism等软件,对VP1基因进行密码子偏好性分析,同时将VP1基因密码子使用频率与大肠杆菌、毕赤酵母、昆虫杆状病毒和哺乳动物细胞表达系统作了比较。结果显示,VP1基因的CAI为0.21,ENC为55.43,GC3S为65.26%,表明该基因密码子使用偏好较弱并且密码子偏好以G/C碱基结尾。结合VP1基因与各表达系统密码子使用频率比值,发现其与昆虫杆状病毒表达系统频率比值差异最小且CAI最大,因此推断昆虫杆状病毒表达系统是FMDV VP1基因最适体外表达系统。本研究为FMDV亚单位疫苗研制等提供了技术基础。     

杜仲转录组基因密码子使用偏好性分析

以杜仲转录组数据为试材,采用CodonW和SPSS软件相结合的方法,研究了杜仲基因密码子组成和长度对基因表达量的影响,以期为将来改造外源基因及利用基因工程技术改良杜仲提供理论基础。结果表明:杜仲转录组中基因的表达量与G3s、C3s、G+C和GC3s含量均呈极显著正相关(P0.01),与A3s含量、T3s含量、单条基因总密码子数(L_aa)和有效密码子数ENC均呈极显著负相关(P0.01),与Aro含量呈显著负相关(P0.05),表明高表达基因的密码子使用偏好性较强,且偏好于使用以G/C结尾的密码子;ENC与C3s、G3s、G+C和GC3含量均呈极显著负相关(P0.01),与A3s、T3s、Aro含量呈极显著正相关(P0.01);确定了15个杜仲最优密码子,分别为AAC、AAG、ACC、AGG、AUC、CAC、CAG、CCG、CUC、CUG、GCC、GGC、GUC、UAC和UCC。果实和叶片特异表达基因在氨基酸Leu、Ile、Ser、Pro、Thr、Asn、Glu和Cys密码子的使用上存在差异。     

蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同.WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程.本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(MtWRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子.研究结果表明,代表MtWRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P＜0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2～0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响.奇偶偏好分析表明,MtWRKY基因第3位密码子CT含量＞AG含量.G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用.最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显予GC含量呈显著正相关(r=0.57,P＜0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P＞0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P＜0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P＞0.05).表明MtWRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的.确定了4个以G或C结尾的最优密码子.研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持.     

石榴转录组密码子使用偏向性

对石榴(Punica granatum)转录组数据进行从头组装,预测完整CDS序列的密码子使用偏向性;将石榴转录谱与其他8种蔷薇分支物种基因组编码序列进行同义密码子相对使用度(RSCU)比较,并对石榴WRKY和MYB家族基因进行亚家族进化分析和RSCU比较。结果表明:(1)石榴转录组主要受自然选择压影响。密码子偏向性极强的基因多为细胞相关功能基因;没有密码子使用偏向性的基因多与维持生命活动本质相关。(2)基因差异高表达影响RSCU,CpG二核苷酸富集影响密码子适应性。(3)物种间亲缘关系越近,RSCU值越相似。对蔷薇分支物种密码子进行RSCU比较,石榴与巨桉(Eucalyptus grandis)偏向性基本一致。(4)亚家族功能分化影响密码子偏向性。石榴WRKY亚家族1、4和13在翻译精氨酸、亮氨酸时分别偏向使用AGG、CUC,这与其不断进化的抗逆功能相关。石榴MYB亚家族8在翻译苏氨酸时偏向选择ACA,这与其扩张中的木质化功能相关。     

蚓激酶基因乳腺表达载体构建及在牛乳腺中的瞬时表达

在稀有密码子的改造基础上,人工合成了849 bp的蚓激酶F-Ⅲ-1全长cDNA序列,并以其为目的基因,构建了以山羊β-酪蛋白启动子为上游调控序列的乳腺组织特异性表达载体pBLK和pLN-bCP-LK。2种质粒分别以200,500,1 000,2 000μg的剂量梯度注入泌乳期黑白花奶牛乳腺,以纤维蛋白平板溶圈法(FAPA)检测该基因表达后奶样的纤溶活性。结果表明:注射后3~78 h,奶样有明显纤溶活性,其中6~16 h活性最高。500μg pBLK质粒与其他3个剂量溶圈直径之间差异显著(P<0.05),而其他3个剂量之间差异不显著;pLN-bCP-LK质粒的各剂量溶圈直径之间差异均不显著,且2种质粒的同剂量溶圈直径之间差异也不显著。以上结果表明,改造后的蚓激酶基因可以在泌乳期黑白花奶牛乳腺中实现瞬时表达,以500μg的注射剂量表达效果最佳。     

H9N2禽流感病毒全基因组密码子使用偏好性及影响因素分析

【目的】探究H9N2禽流感病毒(AIV)全基因组的密码子使用偏好性及影响因素。【方法】选取2010—2018年国内H9N2 AIV流行毒株的全基因组为研究对象,分析其碱基组成特性、最优密码子、密码子使用偏好性的影响因素以及病毒对宿主密码子使用模式的适应性。【结果】H9N2 AIV的全基因组中AU含量高于GC。大部分最优密码子以A或U结尾,有效密码子数(ENC)平均值为52.86,提示存在密码子使用偏好性但偏好性较低。密码子使用偏好性主要受到突变压力和自然选择的共同作用,其中自然选择(所占比例为61.79%～76.15%)作用大于突变压力(所占比例为23.85%～38.21%)。H9N2 AIV对人Homo sapiens的密码子适应指数平均值为0.739～0.741,提示H9N2AIV禽流感病毒可能已适应人类的密码子使用模式。【结论】本研究为H9N2 AIV的基因进化分析、已有疫苗的密码子优化和新型疫苗(密码子去优化疫苗)研制提供了理论依据。