15种蔷薇属matK基因的密码子偏好性分析.pdf
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1、收稿日期:修回日期:基金项目:江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目()江苏省林业科技创新与推广项目()中央财政林业改革发展资金项目(苏)苏州市科技计划(农业科技创新)面上项目()苏州农业职业技术学院博士提升计划科研启动基金项目()四川省自然科学基金项目()作者简介:黄长兵()男副研究员 研究方向:观赏植物新品种选育与抗性:.通信作者侯哲()男博士讲师 研究方向:园林植物抗逆性分子机制:.种蔷薇属 基因的密码子偏好性分析黄长兵 沈 萍 侯 哲(苏州农业职业技术学院江苏 苏州)摘要:基于 种蔷薇属叶绿体全基因组图谱筛选其 基因并对其密码子偏好性进行分析 结果表明:()、的平均值分别为.、.、.密码子第
2、位的 含量最高第 位的 含量最低具有显著差异性有效密码子数与第 位密码子的 含量显著相关()与 的相关性不显著且密码子的偏好性受自然选择的影响()基因的有效密码子数低于预期值位于标准曲线的下方说明 基因密码子的偏好性受到了选择的影响()共计 个密码子的同义密码子相对使用度()大于 其中有 个密码子均以/结尾仅有 个密码子以 结尾说明 基因的密开放科学(资源服务)标识码()码子偏好以 或者 结尾 较高的 个密码子为(.)、(.)、(.)关键词:基因 叶绿体基因组 密码子偏好性 选择与突变中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.(.).():.().()/.(.)(.)(.).:植物功能基
3、因密码子的偏好性为理解物种进化提供了重要信息 密码子偏好性是决定某些基因转录表达的关键因子既可以显示植物起源、进化和突变的途径也可以影响蛋白的表达和基因功能因此了解密码子的偏好性对理解基因的表达调控分子机理及基因信息的传输具有重要作用 影响密码子偏好性的因素较多例如:漂变、突变、基因表达水平、自然选择及转运核糖核酸()丰度等 密码子偏好性对于物种基因组水平的研究也具有重要意义 分析引起蔷薇属植物叶绿体基因密码子偏好性的相关因子对了解其叶绿体基因组的形成与进化具有重要意义 基因是叶绿体基因组中非常保守的通用引物序列 大多数植物叶绿体具有自己独立的遗传物质即叶绿体基因组一般为母系遗传 叶绿体基因组
4、长度一般 含有 个基因其编码区的基因比非编码区更为保守相比核基因与线粒体基因组叶绿体 基因的进化速率更低福建农林大学学报(自然科学版)第 卷 第 期 ()年 月因此结构更稳定近些年来广泛用于植物的群体进化、指纹图谱的构建和系统发育关系研究 基因密码子偏好性的研究具有重要价值一方面选取高契合度的叶绿体基因可以帮助目的基因快速转化提高转化效率及实现目的基因的高表达另一方面了解 基因的最优密码子可以有效构建叶绿体基因表达载体从而促进基因的表达蔷薇属植物广泛栽植于全国各地具有较高的观赏价值 蔷薇属植物在开花、抗逆等关键的园艺性状研究中起到了至关重要的作用 近年来蔷薇属植物的研究工作多集中在种质资源筛选
5、、新品种选育、抗逆性与抗病性及生理生化方面而涉及分子生物学尤其是叶绿体基因组密码子偏好性的研究还未见报道 鉴于此本研究基于 个蔷薇属的叶绿体全基因组图谱筛选 基因并对其密码子偏好性进行分析为后续的蔷薇属植物的系统发育研究提供依据并丰富蔷薇属植物的分子生物学研究 材料与方法.基因序列获取从公共数据库 中下载刺蔷薇()、大花香水月季(.)、光叶蔷薇()、黄刺玫()、金樱子()、亮叶月季()、玫瑰()、木香花()、蔷薇()、伞花蔷薇()、腺叶蔷薇()、小果蔷薇()、绣球蔷薇()、月月粉月季()和中甸刺玫()等 个蔷薇属的叶绿体全基因组序列信息筛选出对应的 基因并对其整体的密码子偏好性进行分析.密码子
6、组成及 分析利用南京集思慧远生物云平台(:/.:/)分析 基因密码子的相关性参数:()密码子第 位各个碱基(、)的含量()密码子第 位的 含量()第 位的 含量()及第 位的 含量()()有效密码子数()及密码子数 各参数的相关性采用 软件(:/./)分析()同义密码子相对使用度()的计算与绘图.中性绘图分析以(、的平均值)为纵坐标为横坐标利用 软件进行中性绘图分析影响密码子偏好性的因素 若散点分布在对角线上则表明密码子偏好性受突变驱动反之则表明受到选择的影响.绘图分析通过 分析探讨 和 的分布关系其中标准曲线代表无选择压力存在时密码子偏好性完全由突变决定即完全由核酸序列组成决定密码子偏好性
7、通过南京集思慧远生物云平台(:/.:/)进行计算与绘图.绘图以/()为纵坐标以/()为横坐标通过 绘制散点图进行 分析判断 种蔷薇属植物 基因的密码子使用偏好性 结果与分析.基因序列 种蔷薇属植物 基因序列来源于 公共数据库(表)除光叶蔷薇外其他植物 基因在叶绿体基因组中的位置较接近.密码子相关参数对 种蔷薇属植物 基因的密码子第 位碱基组成、及 含量进行了分析(表)结果表明:密码子第 位碱基含量分别为(.)(.)(.)(.)其中/的含量 第 期黄长兵等:种蔷薇属 基因的密码子偏好性分析显著高于/含量说明 基因密码子偏好以/结尾 种 基因的 含量为.总体的 含量平均值为.说明 基因偏爱使用/碱
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