百合属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育研究

目的 探究百合属Lilium药用植物叶绿体基因组密码子使用偏性及影响因素,为百合属药用植物育种提供理论参考。方法 使用CodonW1.4.2、CUSP、SPSS等软件分析9种百合属药用植物的密码子偏好性。结果 9种百合属植物密码子不同位点的GC含量均小于0.5,且GC1＞GC2＞GC3;其有效密码子数值均大于45。共筛选到21个最优密码子,其中有20个以A/U碱基结尾。PR2-plot分析、ENC-plot分析和中性绘图分析显示,百合属叶绿体基因组密码子偏好性主要受自然选择影响,同时也受突变因素影响。叶绿体蛋白编码序列的系统发育树和相对同义密码子使用度值的聚类分析结果,均支持渥丹Lilium concolor从钟花组独立归并到卷瓣组。结论 9种百合属植物叶绿体基因组密码子偏好性较弱,自然选择是影响密码子偏好性形成的主要因素,渥丹归入卷瓣组更合理。     

甘草属7种植物叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

目的 探究甘草属7种植物叶绿体基因组密码子使用模式及影响因素。方法 从NCBI获取国内已有的7种甘草属植物叶绿体全基因组,筛选得到49条共有蛋白编码序列,使用codon W1.44、EMBOSS、SPSS26.0等分析密码子偏好性相关参数。结果 7种甘草属物种叶绿体基因组密码子不同位置的GC含量均小于50%,共得到了29个高频密码子,其中有28个密码子第3位碱基为A/U,筛选得到的17个最优密码子第3位碱基均为A/U。7种甘草属植物叶绿体蛋白编码基因的ENC值均大于35,密码子偏好性较弱。PR2-plot分析、ENC-plot分析和中性绘图分析结果显示突变压力和自然选择均为这7种甘草属物种叶绿体基因组密码子偏好性形成的重要影响因素,但自然选择对密码子偏好性形成的贡献更大。基于叶绿体编码序列构建的系统发育树与基于RSCU的聚类分析结果具有一定的相似性,叶绿体基因组密码子偏好性与物种的系统发育关系存在一定的联系。结论 7种甘草属植物叶绿体基因组密码子第3位倾向于使用A/U碱基,自然选择是密码子偏好性形成的主要影响因素。     

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。     

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。     

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...     

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。     

2种药用獐牙菜叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的研究川西獐牙菜Swertia mussotii Franch.和蒙自獐牙菜Swertia leducii Franch.叶绿体基因组密码子偏好性的使用模式。方法以川西獐牙菜、蒙自獐牙菜叶绿体基因组中各筛选到的52条蛋白质编码序列为研究对象,利用CodonW、CUSP、SPSS软件对其密码子的使用模式和偏好性进行分析。结果川西獐牙菜、蒙自獐牙菜的第3位密码子平均GC含量分别为29.02%、29.04%,表明叶绿体基因组内富含A/T碱基;有效密码子数(ENC)范围分别为35.75～55.75、37.65～55.78,表明多数密码子偏性较弱;相对同义密码子使用度(RSCU)分析显示,RSCU>1的密码子各有32个,其中29个以A、U结尾;中性绘图分析显示,GC3与GC12的相关性不显著,回归曲线斜率分别为-0.095 8、0.203 9,表明密码子偏好性主要受到自然选择的影响;ENC-plot分析发现,大部分基因落在曲线下方及周围,表明突变会影响密码子偏性的形成。此外,5个密码子被鉴定为川西獐牙菜和蒙自獐牙菜的最优密码子。结论川西獐牙菜、蒙自獐牙菜叶绿体基因组的密码子使用偏性可能受...     

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.     

长春花密码子使用偏好性分析

以长春花为研究对象,分析其密码子使用偏好性,以期为相关基因的异源表达、基因的预测、物种的进化研究提供指导。该研究以长春花的30 437条蛋白质编码序列为数据来源,对长春花密码子组成和密码子偏性的各项参数进行了计算和统计分析。计算了长春花萜类吲哚生物碱(terpenoid indole alkaloids,TIAs)生物合成途径中25个关键酶基因含有大肠杆菌或酿酒酵母稀有密码子的比例。结果显示,长春花基因的平均GC量为42.47%,密码子第3位碱基平均GC量为35.89%。长春花中共有28个密码子的同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)大于1,其中26个以A或T结尾。25个关键酶基因含有大肠杆菌稀有密码子的比例明显高于酿酒酵母稀有密码子的比例。长春花主要偏爱使用以A和T结尾的密码子;相比于酿酒酵母,其密码子使用特点与大肠杆菌的差异更大,推测酿酒酵母可能是长春花基因更合适的异源表达宿主。     

远志叶绿体基因组序列特征与系统发育分析

目的 解析远志Polygalatenuifolia叶绿体基因组信息序列特征和确定其在远志属的系统位置。方法 获得远志叶绿体基因组序列,借助Ge Seq、Chloroplot、MISA、REPute、Tandem repeats finder、CodonW、Geneious、IRscope、MAFFT7和IQtree2.0.5等生物信息学工具进行序列分析、密码子偏好分析、远志属基因组比较分析和系统发育研究。结果 远志的叶绿体基因组全长165 423 bp,为典型的环状四段式结构;包括1个大单拷贝区（large single copy,LSC;83 699 bp）,1个小单拷贝区（small single copy,SSC;8044 bp）和1对反向重复区（inverted repeats,IRs;36 840 bp）,该基因组共注释到135个基因,包括8个rRNA基因、38个tRNA基因和89个蛋白编码基因。该基因组中共检测到161个SSR位点,223条散在重复序列,90条串联重复序列;亮氨酸（Leu）是远志叶绿体基因组中使用次数最高的氨基酸（10.21%）,同义密码子相对使用频次（RS...     

蒙古黄芪叶绿体全基因组特征解析及亲缘性分析

目的 以蒙古黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus为材料,解析其叶绿体基因组的序列特征,并进行系统发育分析。方法 利用Illumina NovaSeq测序平台对蒙古黄芪叶绿体全基因组进行测序,完成其组装、注释、特征分析,构建系统发育树。结果 蒙古黄芪叶绿体基因组全长为123 349 bp,GC含量为34.09%,由于缺失反向重复IR区,Circos图呈现出非典型四分体结构,属于IRLC群体。获得注释基因109个,其中蛋白编码基因76个,rRNA基因4个,tRNA基因29个。蒙古黄芪叶绿体基因组的密码子偏好性较弱,密码子偏向使用A碱基和U碱基。MISA检测出263个SSR位点,以A/T重复为主;叶绿体全基因组比较分析可知17种豆科植物叶绿体基因组的基因区间组成差异较小;但trnF-GAA～trnTUGU、trnfM-CUA～psbC、trnE～trnD、psbM～rpoB、ycf1和ycf2等编码区存在差异性;系统发育树显示,蒙古黄芪与胶黄芪A. gummifer聚为一类,与阿纳卡黄芪A. nakaianus、膜荚黄芪A. membranac...     

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...     

牛茄子叶绿体全基因组特征及系统发育分析

目的 以牛茄子Solanum capsicoides新鲜叶片为材料,对叶绿体基因组序列进行组装、注释和分析,探究牛茄子的序列特征和同属其他物种的系统发育关系。方法 基于Illumina HiSeq高通量测序,获得牛茄子完整叶绿体基因组序列,利用生物信息学方法进一步对其功能及特征、密码子偏好性、IR区域边界、核苷酸多样性、系统发育关系进行分析。结果 牛茄子叶绿体基因组全长为155 465 bp,为典型的四分体结构,总GC含量为37.85%,其中大单拷贝区、小单拷贝区和反向重复序列的长度分别为88 265、18 462、24 369 bp;共编码131个基因,包括86个蛋白编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因。简单重复序列检测表明,叶绿体基因组包括51个SSR位点,其中以A和T组成的单核苷酸重复次数最多,占45.1%。密码子偏好性分析表明,亮氨酸是使用频率最高的氨基酸,AUU是使用次数最多的密码子,密码子偏向使用A/U结尾。属内叶绿体基因组比较分析显示,IR边界区域相对保守,但仍存在部分基因扩张和收缩等现象;核苷酸多样性分析获得了4个高突变热点：trnQ-psbK、psbF-psbE、clpP、ycf1,可作为物种鉴定和遗传多样性研究的潜在特征。系统发育分析显示牛茄子和喀西茄的亲缘关系更近,存在姐妹关系。结论 牛茄子叶绿体基因组的组装和系统发育分析,为茄属植物的分类和群体间遗传多样性的研究提供理论依据。