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1.
[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. 相似文献
2.
玉米同义密码子使用偏性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
3.
人类1号染色体可变剪接(选择性剪接)基因344非冗余蛋白质编码序列(188183密码子)和普通剪接(非可变剪接)基因的386蛋白质编码序列(223116密码子)被用于研究人类密码子使用偏爱模式.全部密码子使用数据分析表明,人类可变剪接基因密码子的偏爱水平显著高于普通剪接基因.在人类1号染色体基因中,密码子第三位置的G C含量有很大的异质性(0.24～0.95),并且可变剪接基因密码子第三位置平均G C含量(64.66%)大于普通剪接基因(59.97%).Nc值对GC3s图显示密码子偏爱使用除了受核苷酸组成制约外,其它的因子可能也影响密码子的使用变化.此外,可变剪接基因中以G 或C结尾的密码子比普通剪接基因出现的频率高.密码子使用的差异可能是由可变剪接基因pre-mRNA特有的结构特征和多种剪接模式决定的. 相似文献
4.
《山西农业大学学报(自然科学版)》2020,(4)
[目的]本研究旨在对蝎蝽次目11科线粒体基因组中13个蛋白质编码基因(PCG)的密码子使用情况、A+T含量、氨基酸序列和核苷酸序列信息位点以及核苷酸进化速率进行比较研究,同时基于13个PCG序列构建蝎蝽次目系统发育树。[方法]通过GenBank获得蝎蝽次目所有14个代表种的PCG序列,统计蝎蝽次目起始密码子和终止密码子的使用频率。在BioEdit 7. 1中计算核苷酸串联序列第一位、第二位、第三位和一二三位密码子A+T含量。在MEGA 6. 0中计算核苷酸串联序列和氨基酸串联序列的保守位点、信息简约位点和自裔位点。用软件DnaSP 6. 0计算蛋白质编码基因每个位点的非同义替代率(Ka)和同义替代率(Ks),由此分析每个基因的核苷酸进化速率Ka/Ks。在RAxML 8. 2. 8和MrBayes 3. 2. 5中分别基于最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树。[结果]蝎蝽次目昆虫起始密码子使用中,ATN的使用频率明显高于GTG和TTG。蝎蝽次目使用的4种终止密码子中,TAA和T的使用频率最高。蝎蝽次目每一位密码子的碱基组成含量表明第三位密码子的AT含量最高,远远高于第一位与第二位密码子。在氨基酸和核苷酸序列中,COI的保守位点数最多,ATP8和ND4L的保守位点数最少;ND5的简约信息位点数最多,其次为ND2和ND4。核苷酸进化速率的分析中,ATP8基因的进化速率最快,COI基因进化速率最慢。ML和BI的系统发育结果基本一致,分支关系如下:(划蝽总科+((蟾蝽总科+蝎蝽总科)+(潜蝽总科+(仰泳蝽总科+固蝽总科))))。[结论]本研究补充了蛋白质编码基因在蝎蝽次目比较线粒体基因组学研究中的不足,揭示了蛋白质编码基因在比较线粒体基因组学研究中的重要性。 相似文献
5.
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。 相似文献
6.
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。 相似文献
7.
猪OLR1基因克隆及生物信息学分析 总被引：5，自引：3，他引：2
设计猪氧化低密度脂蛋白受体1(OLR1)基因编码区全长引物,从猪脂肪组织中扩增OLR1基因编码区全长序列,对其蛋白质序列进行比对分析,预测蛋白质信号肽位点及结构域并研究该基因密码子使用偏好性。结果表明:猪OLR1基因编码区全长为825 bp,共编码273个氨基酸,猪OLR1基因与牛同源性最高(84%),其次是人(79%)、大鼠(51%)和小鼠(27%)。猪OLR1蛋白38~60位氨基酸为信号肽所在位置,144~256位氨基酸正是C型凝集素家族共有结构域;OLR1基因密码子A U含量(61.2%)远高于G C含量(38.8%),而且偏向使用A/U结尾的密码子(占76.53%),这可能影响到OLR1基因的表达水平。 相似文献
8.
类甜蛋白(thaumatin-like proteins, TLP)被归为病程相关蛋白第5家族，在植物防御和生长发育过程中发挥作用。使用Mega X、CodonW及EMBOSS网站在线软件，分析8种植物(莱茵衣藻、小立碗藓、拟南芥、水稻、谷子、高粱、小麦、玉米)类甜蛋白家族进化和密码子使用偏性。结果表明，植物类甜蛋白主要归为10个聚类组，其中聚类组Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ中的TLP数目相对较多；5种禾本科作物TLP家族基因主要以G和C作为第3位密码子，密码子具有较强的偏好性，多数类甜蛋白基因ENC值较小，GC3s值分布较集中；8个最优密码子第3位均为G或C结尾，禾本科植物类甜蛋白家族基因密码子偏好G/C结尾。本研究分析了8种植物中类甜蛋白家族基因的进化特征及密码子使用偏性，为该家族基因的分子进化以及转基因应用提供了理论依据。 相似文献
9.
玉米叶绿体基因密码子使用频率分析 总被引：3，自引：0，他引：3
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。 相似文献
10.
《江西农业学报》2013,(9)
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。 相似文献
11.
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。 相似文献
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Synonymous codon usage pattern presumably reflects gene expression optimization as a result of molecular evolution. Though much attention has been paid to various model organisms ranging from prokaryotes to eukaryotes, codon usage has yet been extensively investigated for model legume Medicago truncatula. In present study, 39 531 available coding sequences (CDSs) from M. truncatula were examined for codon usage bias (CUB). Based on analyses including neutrality plots, effective number of codons plots, and correlations between optimal codons frequency and codon adaptation index, we conclude that natural selection is a major driving force in M. truncatula CUB. We have identified 30 optimal codons encoding 18 amino acids based on relative synonymous codon usage. These optimal codons characteristically end with A or T, except for AGG and TTG encoding arginine and leucine respectively. Optimal codon usage is positively correlated with the GC content at three nucleotide positions of codons and the GC content of CDSs. The abundance of expressed sequence tag is a proxy for gene expression intensity in the legume, but has no relatedness with either CDS length or GC content. Collectively, we unravel the synonymous codon usage pattern in M. truncatula, which may serve as the valuable information on genetic engineering of the model legume and forage crop. 相似文献
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陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性的分析 总被引：8，自引：2，他引：6
【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。 相似文献
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为确定槭属樟叶槭叶绿体基因组密码子使用模式和原因,通过对樟叶槭叶绿体基因组中筛选的53条基因序列进行中性绘图、ENC-plot与PR2-plot等分析,确定樟叶槭叶绿体基因组密码子偏好性基本特征与其最佳密码子的构成,分析过程中主要使用Codon W 1.4.2、CUSP、R等软件。结果表明,共有28个密码子,且均以A或U结尾,说明樟叶槭叶绿体基因组密码子对A/U结尾偏好。密码子第1、2和3位上的GC平均含量分别为47.04%、39.56%与29.66%,GC平均含量为38.75%,ENC范围在37.60～57.16,其中ENC小于45的只有11个,表明樟叶槭叶绿体基因组密码子存在较弱的偏性。PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于右下方位置;最优密码子确定为UGU、CAA、GUU等15个最优密码子。该结果为槭属植物叶绿体基因组进化与转化体系中载体构建研究提供参考依据。 相似文献
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为了解马TBX3基因的密码子使用特性,为选择该基因最佳的受体以及合适的异源表达系统提供依据,利用CHIPS、CUSP、Codon W等软件对NCBI公布的马TBX3基因(GenBank登录号为XM_014742147.1)的密码子使用情况进行分析,并将其与马的10个肢体生长和肢体形态形成相关基因、模式生物基因组以及其他物种TBX3基因进行比较。结果表明:马TBX3基因偏好使用G/C结尾的密码子,存在19种偏好使用的密码子(RSCU1.20),其中:GCC、CTG、AGC和GTG偏好性较强(RSCU2.00);10个马相关基因在20种偏好密码子中偏好性较强的只有CTG,17种密码子偏好G/C结尾;通过比较30种动物的TBX3基因密码子偏好性,发现其TBX3基因表达水平一般,并且密码子偏好G/C结尾;基于RSCU值和CDS序列的聚类分析发现,奇蹄目的家马与食肉目的家猫、北极熊聚在一起,可见系统进化树更接近这30个物种的真实系统分类;在密码子的使用频率上,小鼠更适合作为马TBX3基因的外源表达宿主。本研究可为TBX3基因在动物遗传育种改良中选择适合的宿主动物、筛选最佳的外源表达系统以及提高其表达水平提供依据。 相似文献
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【目的】芍药花色的优劣影响其观赏价值和商业价值,研究芍药花色调控基因的密码子使用偏好性和密码子使用模式的影响因素,为芍药花色调控基因在m RNA翻译、转基因设计、新基因表达与功能预测以及分子生物进化研究提供参考。【方法】根据前期芍药花色嵌合体品种‘金辉’转录组测序筛选的6 345个芍药花色调控基因,并根据CDS序列特征和大于300 bp原则进行过滤后最终获得的2 234个基因序列作为研究对象,利用Mobyle软件计算GC含量、第1与2位密码子的平均GC含量(GC12)、第3位密码子的GC含量(GC3s)、有效密码子数ENC、密码子适应指数CAI、相对同义密码子使用度RSCU等密码子偏性指标,其次进行中性绘图(GC12 vs.GC3)、ENC-GC3s绘图以及PR2(Parity Rule 2)绘图分析,并运用多元统计分析方法探讨突变压力和选择作用对密码子使用模式的影响程度,最后以5%CAI值作为高、低表达样本组,计算这两个样本组的同义密码子相对使用度,利用卡方检验Chi-square test分析两组之间的显著性差异来确定最优密码子。【结果】芍药花色相关基因的密码子GC3s含量为46.37%,大部分基因GC含量主要分布在30%—55%;中性绘图分析表明GC3s与GC12呈极显著的正相关(R2=0.202,P0.01);ENC-GC3s绘图表明大部分基因分布在标准曲线周围,也有一部分基因分布在标准曲线下方较远的位置,同时大部分基因(ENCexp-ENCobs)/ENCexp比值集中分布在0.0—0.4;PR2绘图分析显示密码子第三位T的使用频率高于A,C使用频率高于G,表明嘌呤(A和G)与嘧啶(T和C)的使用频率并不均衡;对应性分析COA(Correspondence Analysis)表明,第一轴上显示了38.09%的差异,其他3个轴分别为18.42%、15.09%、14.59%,表明芍药花色调控基因的密码子使用模式评价以第一轴(Axis 1)为主;突变压力和选择作用分析发现,第一主轴与GC3s、CAI的相关系数均达到极显著正相关(R2=0.736,P0.01;R2=0.286,P0.01);利用△RSCU和卡方显著性检验的方法,确定了21个为芍药花色调控相关基因的最优密码子,其中18个以G或C结尾,仅CGU、GGU等2个密码子以U结尾。【结论】芍药花色调控基因的最优密码子多数以G/C结尾,并且密码子使用模式主要受到碱基差异(R2=0.736)和基因表达水平(R2=0.286)共同作用的影响,其中碱基差异占主导因素。本研究了解了芍药花色调控基因的密码子使用模式情况,为通过密码子改造开展芍药花色遗传改良以及分子进化研究提供了一定的理论依据。 相似文献
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【目的】探究瓜螺（Melo melo）线粒体全基因组密码子使用偏好性,明确影响密码子偏好性的因素,为提高基因表达效率及了解瓜螺线粒体基因组的特性和进化方向提供科学依据。【方法】以瓜螺线粒体全基因组序列为研究对象,从中筛选出11条长度大于300 bp且以ATG为起始密码子的非重复基因序列,利用CodonW 1.4.2、Excel 2017及SPSS 22.0等软件进行瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析。【结果】不同基因序列密码子位置所对应的G+C含量不同,其中,GC1（密码子第1位所代表的G+C含量）、GC2（密码子第2位所代表的G+C含量）、GC3（密码子第3位所代表的G+C含量）的变化范围分别为35.20%~51.90%、16.40%~40.60%和13.10%~34.90%,对应平均值为41.15%、32.29%和23.71%,GC1和GC2明显高于GC3;密码子适应指数（CAI）在0.110~0.180,平均为0.137;密码子偏好性指数（CBI）在-0.272~-0.090,平均为-0.175;最优密码子使用频率（FOP）在0.216~0.339,平均为0.277;有效密码子数（ENC）在36.84~53.75,平均为45.59;总平均亲水性（GRAVY）在0.480~1.394,平均为0.968。有30个同义密码子的相对使用度（RSCU）大于1.00,且主要以A/U结尾。中性绘图分析发现,GC1和GC2平均值（GC12）与GC3的相关系数为-0.438,相关性不显著（P>0.05,下同）;ENC-plot绘图分析结果显示,各散点（基因）均位于标准曲线附近,其中,NAD4、COX2和NAD3基因位于标准曲线上方,COX1、ATP6、NAD1、NAD6、COB、NAD5、COX3及NAD2等8个基因位于标准曲线下方;在对应性分析中,第一、第二、第三、第四向量轴的贡献率分别23.12%、15.19%、13.17%和9.63%,前4轴累计差异为61.12%。综合高频密码子与高表达密码子,最终筛选出4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）,且均以U结尾。【结论】瓜螺线粒体全基因组密码子偏好以A/U结尾的形式,筛选出的4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）均以U结尾。除了自然选择在瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性形成中占主导地位外,突变压力和碱基组成也影响其密码子偏好。因此,可通过瓜螺目的基因密码子优化,有效提高外源基因表达且优化性状决定基因,从而加速瓜螺优良亲本培育的进程。 相似文献