肉苁蓉属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 明确肉苁蓉属药用植物叶绿体基因组密码子使用偏性及影响因素。方法 以肉苁蓉Cistanche deserticola、盐生肉苁蓉C. salsa、沙苁蓉C. sinensis和管花肉苁蓉C. tubulosa为研究材料，利用CUSP在线软件、CodonW 1.4.2、SPSS、Microsoft Excel等软件分析其基因密码子使用偏性参数。结果 4个肉苁蓉属植物叶绿体基因组的密码子使用模式相似，密码子均以第3位碱基A/T结尾且密码子使用更偏向A/T碱基；4个物种的有效密码子数值（effective number of codon,ENC）均大于35，说明肉苁蓉属物种叶绿体基因密码子偏好性较弱。中性绘图分析、有效密码字数（ENC-plot）分析、奇偶偏好性（PR2-plot）分析和对应性分析的结果均说明自然选择是影响肉苁蓉属叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素。利用同义密码子的相对使用频率（relative synonymous codon usage,RSCU）值筛选出肉苁蓉属4个物种共同拥有4个最优密码子。结论 对肉苁蓉属4个物种叶绿体基因组密码子使用偏性进行分析，揭示了影响其密...     

忍冬属囊管组植物叶绿体基因组进化分析

目的 揭示忍冬属囊管组16种植物叶绿体基因组特征及系统发育关系。方法 以16种囊管组植物为研究材料,利用CodonW、EMBOSS、Excel等软件分析其叶绿体基因组密码子使用偏好性;利用IRscope、mVISTA、DNAsp进行叶绿体基因组比较分析;利用PhyloSuite基于最大似然法及贝叶斯法2种方法构建系统发育树。结果 结果显示ENC值为46.54～47.37,均大于35,密码子偏好性较弱。GC_all含量范围为38.92%～39.22%,均小于40%,具有明显的A/U偏好性,且GC₁＞GC₂＞GC₃,密码子第3位碱基以A/U为主。通过中性绘图、ENC-plot及PR2-plot分析,发现影响密码子使用偏好性的主要因素是自然选择。筛选出最优密码子7个,且密码子第3位均以A/U结尾。16种囊管组植物中均出现ycf1假基因。IR边界保守,差异较小。变异主要集中在非编码区,且单拷贝区域核苷酸多态性大于反向重复区域,存在更多的变异位点。系统发育分析结果显示,红花亚组与紫花亚组内物种系统发育位置与《中国植物志》存在差异。结论 揭示了影响忍冬属囊管组植物密码子偏好性的因素。结合叶绿体基因组比较分析,系统发育分析,有助于进一步理解忍冬属植物的进化和适应机制。     

枸杞叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 探究枸杞密码子的使用模式及影响因素。方法 基于中国枸杞Lycium chinense、黄果枸杞L. barbarum和白果枸杞L. ruthenicum的叶绿体基因组,利用CodonW 1.4.2软件、Python软件和Excel软件等分析枸杞密码子使用偏性。结果 3个枸杞叶绿体基因组具有相似的密码子使用模式,密码子第3位碱基平均GC含量为25.68%～25.77%;3个枸杞的ENC值均在35以上,表明枸杞叶绿体基因组密码子偏性较弱。ENC-plot、PR2-plot和中性分析结果显示枸杞叶绿体基因组密码子偏性主要受自然选择影响。基于相对同义密码子分析,枸杞植物中共有最优密码子13个。结论 枸杞叶绿体基因组密码子第3位碱基主要以A/T结尾,且密码子偏性主要受自然选择的影响。通过对枸杞植物的聚类分析,揭示了枸杞植物的遗传关系以及枸杞植物密码子使用模式的影响因素,为后续探究枸杞植物的系统发育提供参考。     

豆蔻属药用植物叶绿体基因组密码子偏性分析

目的明确豆蔻属药用植物叶绿体基因组蛋白编码基因密码子使用模式及影响因素。方法以草果Amomum tsao-ko、阳春砂Amomum villosum、白豆蔻Amomum kravanh和爪哇白豆蔻Amomum compactum叶绿体基因组50个共有蛋白编码基因为材料,利用CodonW 1.4.2软件、CUSP在线程序和Excel软件等分析基因密码子使用偏性参数和核苷酸组成。结果 4个豆蔻属物种叶绿体基因组具有相似的密码子使用模式,密码子第3位碱基GC含量为37.22%～37.31%,偏向使用NNA和NNT型密码子;4个物种的有效密码子数值(ENC)均在35以上,表明豆蔻属叶绿体基因组密码子偏性较弱。综合中性分析、有效密码子数(ENC-plot)分析、奇偶偏好性(PR2-plot)分析和对应性分析的结果显示豆蔻属叶绿体基因组密码子偏性主要受选择影响,同时突变等其它因素也对密码子的偏性产生一定的作用。在草果、阳春砂、白豆蔻和爪哇白豆蔻中分别确定了18、16、16、18个最优密码子,其中共有最优密码子13个。结论豆蔻属植物叶绿体基因组密码子第3位碱基偏向使用A/T结尾,密码子偏性受选择影响最大,同时还受到诸如突变等其它因素的影响。     

刺柏属4种药用植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 明确刺柏属圆柏Juniperus chinensis、垂枝香柏J.pingii、昆明柏J.gaussenii和铺地柏J.procumbens4种药用植物叶绿体基因组密码子的使用偏好性及影响其密码子偏好性的因素。方法 利用CodonW、CUSP、SPSS等软件对4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性进行分析。结果4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子的GC含量在35.8%～37.3%,有效密码子数（effective number of codon,ENC）值在47.10～47.79,表明其密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot分析表明影响4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子使用偏性的因素有选择和突变。同时利用相对同义密码子使用度（relative synonymous codon usage,RSCU）值和ENC值筛选出共65个最优密码子,其中有9个密码子为4种刺柏属植物共有的最优密码子。结论 4种刺柏属药用植物密码子偏好使用A/T结尾,其密码子使用偏性主要受到自然选择的影响。通过对4种刺柏属植物叶绿体基因组密码子的使用偏性进行分析及外类群聚类分析验证,揭示影响其密码子使用偏性的主要因素,为后续刺柏属叶绿体基因组外源蛋白表达载体的构建及优化提供理论依据。     

刺五加叶绿体基因组密码子的用法分析

目的:分析刺五加叶绿体基因组密码子的使用方式及其影响因素.方法:以刺五加叶绿体基因组的52条编码基因为材料,利用CodonW和SPSS软件进行多元统计分析和对应性分析.结果:刺五加叶绿体基因组密码子3个位置GC的量依次为46.46％,38.26％,29.88％,其中GC1与GC2呈极显著相关关系(P＜0.01),GC12与GC,的相关系数为0.205,未达到显著水平.同义密码子的相对使用频率(relative synonymous codon usage,RSCU)＞1的密码子共30个,其中29个以A或T碱基结尾.对应性分析的结果表明:第1轴显示了10.35％的差异,与有效密码子数(effective number of codons,ENC)和GC3显著相关,相关系数分别为-0.288,0.353;确定了刺五加叶绿体基因组的16个最优密码子.结论:刺五加叶绿体密码子第3位偏好以A或T碱基结尾,密码子使用模式受选择和突变及其他因素共同影响,其中选择的作用略大.     

五月艾Artemisia indica叶绿体基因组结构及系统发育分析北大核心CSCD

五月艾Artemisia indica是菊科蒿属重要的药用植物,但目前对于五月艾分子遗传信息了解很少。该研究通过高通量测序技术对五月艾叶绿体基因组进行测序、组装和注释,并对其序列特征、重复序列、密码子偏好性和系统发育进行分析。结果表明,五月艾叶绿体基因组全长151 161 bp,为典型的环状四段式结构,包括2个反向重复区(IRs),1个大单拷贝区(LSC)和1个小单拷贝区(SSC),GC量为37.47%;共注释到132个基因,去重复之后为114个,包括80个蛋白编码基因,30个tRNA基因和4个rRNA基因。从叶绿体基因组中共检测到50个长重复序列和191个SSR,其中SSR类型主要以单核苷酸为主。密码子偏好性分析显示,亮氨酸是五月艾叶绿体基因组中使用次数最高的氨基酸(10.77%),同义密码子相对使用频次(RSCU,relative synonymous codon usage)>1的密码子有30种且均以A/U结尾。基于菊科19个物种叶绿体基因组构建的系统发育树显示,五月艾与艾叶的亲缘关系最近,蒿属物种聚为单独的进化分支。该研究结果将为蒿属药用植物遗传多样性和资源保护提供理论依据。     

栽培奇楠沉香叶绿体基因组特征及系统发育分析北大核心CSCD

以栽培奇楠沉香“糖结”叶片为材料,利用高通量测序技术获取其叶绿体基因组,并结合NCBI下载的12个沉香属叶绿体基因组,采用生物信息学方法明确其叶绿体基因组特征及系统发育关系。结果表明,栽培奇楠沉香“糖结”的叶绿体基因组序列长度为174 909 bp,GC量为36.7%,共注释基因136个,其中蛋白质编码基因为90个、tRNA为38个、rRNA为8个。重复序列分析共检测得到80个SSR和124个长重复序列,其中,SSR大部分由A和T碱基重复组成。密码子偏好性分析结果表明AUU是使用次数最多的密码子,密码子倾向使用A和U结尾。沉香属叶绿体基因组比较分析显示,IR区边界相对保守,共获得5个高变异区域:trnD-trnY、trnT-trnL、trnF-ndhJ、petA-cemA、rpl32,可作为潜在的沉香属特异性DNA条形码。选择压力分析结果表明rbcL、rps11、rpl32基因参与正向选择。系统发育分析结果显示栽培奇楠沉香“糖结”和白木香聚为一支(支持率100%),支持国产奇楠沉香种质基原植物为白木香。该研究得到的叶绿体基因组数据可为栽培奇楠沉香的遗传多样性研究和沉香属分子鉴定奠定基础。     

膜荚黄芪法呢基焦磷酸合酶基因密码子偏性分析

目的法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPS)是调控黄芪甲苷生物合成途径关键酶,为该基因外源表达选择合适的宿主,进而为提高黄芪甲苷产量提供理论依据。方法以长白山膜荚黄芪为植物材料,克隆了FPS基因的编码序列。运用EMBOSS及Codon W等在线软件分析了FPS基因的密码子偏好性,并将其与玉米、青蒿等7种植物FPS基因及大肠杆菌基因组密码子偏好性进行比较。结果膜荚黄芪FPS基因偏好于以A或T碱基结尾的密码子,与大肠杆菌Escherichia coli基因组共有22个密码子存在差异。结论进一步提高膜荚黄芪FPS基因在大肠杆菌中的表达水平,需对其密码子进行优化。     

黄背草与2种菅属植物叶绿体基因组特征比较及系统发育分析

目的 以黄背草Themeda japonica为试验材料,比较分析其与阿拉伯黄背草T. triandra、中华菅T. quadrivalvis2种同属植物的叶绿体基因组特征及其与近缘物种的系统发育关系。方法 采用Illumina HiSeq高通量测序平台首次对黄背草叶绿体基因组进行测序,使用SPAdes和CpGAVAS2分别对其进行组装和注释,并用Codon W、DnaSP和MISA等对其与2种同属植物进行一系列比较基因组分析,利用最大似然法（maximum likelihood,ML）构建系统进化树。结果 3个叶绿体基因组全长为138 735～138 961 bp,具有典型的四分体结构,共注释出129个基因;黄背草与其同属的2个物种相比,反向重复区（inverted repeats,IR）收缩了2132 bp,大单拷贝区（large single copy region,LSC）扩张了约4000 bp,而小单拷贝区（small single copy region,SSC）变化不大。密码子偏好性分析显示,3个叶绿体基因组相对丰度最大和最小的密码子都相同,同义密码子相对使用丰度略有不同...     

基于转录组数据分析药用大黄的密码子使用偏好性

目的研究药用大黄Rheum officinale转录组编码序列的密码子使用特点及其影响因素,为蒽醌类化合物异源合成的载体选择及药用大黄分子进化研究提供理论基础。方法利用perl程序及Codon W软件分析4733条药用大黄转录组编码序列的密码子使用偏好性。结果药用大黄转录组编码序列的GC、GC3平均含量分别为45.6%、44.73%,GC12与GC3存在显著正相关(r=0.215,P0.001);ENc-GC3中性图及偏倚性分析结果显示,大部分基因分布于远离期望曲线和平面中心点,大部分基因分布偏离期望曲线和中心点。通过基因高表达筛选密码子方法确定了29个药用大黄的最优密码子,大多数的最优密码子以U和A结尾。结论突变压力在药用大黄转录组编码序列的密码子使用偏好性形成过程这起到主要作用。     

卵叶远志叶绿体基因组序列特征与系统发育分析

目的 解析卵叶远志Polygala sibirica叶绿体因组的序列特征和系统发育关系。方法 利用CTAB法提取卵叶远志叶片基因组DNA，通过IlluminaHi Seq平台测序，再用Get Cellelle组装叶绿体基因组，通过MEGA11构建邻接法（neighbor-joining,NJ法）系统发育树。结果 卵叶远志的叶绿体基因组全长165192bp,GC含量为36.70%，共编码124个基因，其中包含8个rRNA基因、42个tRNA基因和74个蛋白编码基因；相对同义密码子使用度显示，67.29%的密码子的使用度>1，密码子偏好A、T结尾；共检测到287个简单重复序列（simple sequence repeats,SSR），其中以单核苷酸重复次数最多，占80.61%，单核苷酸主要由A和T组成，这表明在碱基形成过程中A和T被频繁使用；边界分析显示，9种远志属植物叶绿体基因组边界较为稳定，卵叶远志、香港远志P. hongkongensis、远志P. tenuifolia、瓜子金P. japonica和合叶草P. subopposite基因结构存在相似性；变异分析显示，9种远志属...     

刺五加功能基因密码子偏好性的分析

目的 分析刺五加功能基因密码子的使用方式及其影响因素.方法 以刺五加的17条功能基因为材料,利用CodonW和SPSS软件进行多元统计分析和对应性分析.结果 刺五加功能基因密码子3个位置的GC量依次为51.03％、41.23％和40.04％,三者均与整个编码区的GC量显著相关(P＜0.05),GC12与GC3的相关系数为0.262,未达到显著水平.同义密码子的相对使用频率大于1的密码子共27个,其中22个以A或T碱基结尾.对应性分析的结果表明,第1轴显示了22.78％的差异,与GC3、密码子适应指数和密码子偏好指数均极显著相关(P＜0.01),相关系数分别为0.786、0.686和0.617,与有效密码子数的相关性未达显著水平.第2轴显示了19.28％的差异,且仅与有效密码子数极显著相关(r=0.635).确定了刺五加功能基因的17个最优密码子.结论 刺五加的功能基因偏好使用以A或T碱基结尾的密码子,其使用模式受选择和突变的共同影响.     

川贝母转录组密码子使用偏好性分析

研究川贝母表达基因的密码子的使用模式,探讨其密码子使用偏好性特点,为运用基因工程技术实现贝母碱的异源生物合成提供理论依据。以川贝母转录组9 843条全长转录本序列为数据来源,使用Codon W软件对川贝母表达基因的密码子GC含量特点、有效密码子数和同义密码子相对使用频率各项参数进行计算、统计,分析发现,川贝母表达基因密码子偏好程度整体水平不高。该研究确定了15个密码子为川贝母最优密码子UUG,CUU,AUU,GUU,UCA,CCU,CCA,ACU,ACA,GCA,UAU,CAU,AAU,AGA和GGA,最优密码子偏好A/T结尾。计算结果显示26个川贝母生物碱合成相关基因中大肠杆菌和酿酒酵母稀有密码子所占比例较低。根据稀有密码子比例,逐个分析26个关键酶基因在大肠杆菌和酿酒酵母体系中表达时可采用的密码子优化方案。该研究为通过合成生物学手段异源合成川贝母生物碱奠定了前期研究基础。