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20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析

郑钢 顾翠花 林琳 王杰

郑钢, 顾翠花, 林琳, 王杰. 20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
引用本文: 郑钢, 顾翠花, 林琳, 王杰. 20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
ZHENG Gang, GU Cuihua, LIN Lin, WANG Jie. Codon usage bias analysis of rbcL genes of 20 Lythraceae species[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
Citation: ZHENG Gang, GU Cuihua, LIN Lin, WANG Jie. Codon usage bias analysis of rbcL genes of 20 Lythraceae species[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390

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20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(LY21C160001)
详细信息
    作者简介: 郑钢(ORCID: 0000-0001-5666-4832),实验师,从事园林植物实验室建设与管理、实践教学及研究工作。E-mail: 305788868@qq.com
    通信作者: 王杰(ORCID: 0000-0003-0038-1045),从事园林植物遗传育种与种质资源创新研究。E-mail: wangjie@stu.zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.3

Codon usage bias analysis of rbcL genes of 20 Lythraceae species

  • 摘要:   目的  分析千屈菜科Lythraceae植物rbcL基因密码子使用特性,明确密码子偏好性的影响因素,筛选rbcL基因异源表达和遗传转化的合适受体。  方法  从美国国家生物技术信息中心(NCBI)获取20种千屈菜科植物的rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据,运用CodonW、EMBOSS和DAMBE软件获取基因碱基组成和密码子使用偏好性的相关参数,分析该类植物叶绿体rbcL基因使用密码子的偏倚性及其影响因素。  结果  千屈菜科植物rbcL基因GC含量(GC)为0.425~0.437,密码子第3位碱基GC含量(GC3s)为0.275~0.300。GC3s、GC与有效密码子数(ENC)相关显著(P<0.01);ENC-GC3s散点图分析、中性绘图分析、奇偶偏差分析均表明:相较于突变压力,自然选择压力对千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性的影响更大。基于同义密码子相对使用度的系统聚类与CDS邻接树结果部分一致。与千屈菜科rbcL基因密码子平均使用频率相比,大肠杆菌Escherichia coli、酵母Saccharomyces cerevisiae、拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum和番茄Solanum lycopersicum分别存在28、26、20、19和17个使用频率相差较大的密码子。  结论  千屈菜科植物rbcL基因碱基组成上更倾向于选择A/T碱基,且偏好使用末端A/T碱基的密码子;rbcL基因密码子使用偏好性受多种因素共同作用,但自然选择压力是最主要因素;密码子偏好性的系统聚类可为系统发育研究提供补充;酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体,番茄更适合作为rbcL基因遗传转化和功能研究的受体材料。图6表3参32
  • 图  1  20种千屈菜科植物rbcL基因同义密码子相对使用度

    Figure  1  RSCU of rbcL genes from 20 Lythraceae species

    图  2  rbcL基因ENC-GC3s绘图分析

    Figure  2  ENC-GC3s plot analysis of rbcL genes

    图  3  GC3s与GC12的中性绘图

    Figure  3  Neutral plot of GC3s and GC12

    图  4  rbcL基因密码子第3位点碱基奇偶偏好

    Figure  4  PR2 plot of the 3rd sites in codons of rbcL genes

    图  5  基于rbcL基因CDS的邻接树(左)和基于59个密码子RSCU的聚类树状图(右)

    Figure  5  NJ tree based on CDS of rbcL genes (left) and cluster dendrogram based on RSCU of 59 codons (right)

    图  6  千屈菜科植物与模式生物密码子使用频率比值

    Figure  6  Ratios of codon usage frequency of Lythraceae species to model organisms

    表  1  20种千屈菜科植物rbcL基因信息

    Table  1.   Information of rbcL genes from 20 Lythraceae species

    物种GenBank登录号CDS位置物种GenBank登录号CDS位置
    萼距花 Cuphea hyssopifoliaMN83321158955~60382南洋紫薇 Lagerstroemia siamicaMK88162855129~56556
    八宝树 Duabanga grandifloraMK88163856823~58250绒毛紫薇 Lagerstroemia tomentosaMK88163254873~56300
    黄薇 Heimia myrtifoliaMG92161558612~60039西双紫薇 Lagerstroemia venustaMK88163055159~56586
    副萼紫薇 Lagerstroemia calyculataMK88163654873~56300散沫花 Lawsonia inermisMK88163158836~60263
    川黔紫薇 Lagerstroemia excelsaMK88163554910~56337千屈菜 Lythrum salicariaMK88162959099~60526
    屋久岛紫薇 Lagerstroemia faurieiNC_02980854810~56237石榴 Punica granatumNC_03524059017~60444
    多花紫薇 Lagerstroemia floribundaNC_03182554776~56203圆叶节节菜 Rotala rotundifoliaMK88162658835~60262
    桂林紫薇 Lagerstroemia guilinensisNC_02988554697~56124细果野菱 Trapa maximowicziiNC_03702358322~59770
    云南紫薇 Lagerstroemia intermediaNC_03466254948~56375欧菱 Trapa natansMK88163458387~59814
    福建紫薇 Lagerstroemia limiiMK88162754830~56257虾子花 Woodfordia fruticosaMK88163759444~60871
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    表  2  20种千屈菜科植物rbcL基因碱基组成和密码子使用特性

    Table  2.   Base composition and codon usage characteristics of rbcL genes from 20 Lythraceae species

    物种A3sT3sG3sC3sGCGC1sGC2sGC3sCAIENC
    萼距花  0.3760.5310.1570.1730.4350.5820.4370.2860.27645.392
    八宝树  0.3800.5260.1520.1800.4310.5710.4330.2880.27845.942
    黄薇   0.3900.5080.1450.1940.4340.5710.4330.2960.28346.540
    副萼紫薇 0.3770.5250.1480.1860.4320.5760.4290.2920.27745.635
    川黔紫薇 0.3760.5260.1490.1870.4320.5710.4310.2940.27545.743
    屋久岛紫薇0.3790.5290.1460.1840.4310.5710.4310.2900.27245.659
    多花紫薇 0.3780.5260.1480.1840.4320.5760.4290.2920.27645.625
    桂林紫薇 0.3760.5260.1490.1870.4320.5710.4310.2940.27545.743
    云南紫薇 0.3790.5260.1400.1910.4310.5710.4310.2900.27545.340
    福建紫薇 0.3790.5310.1420.1840.4300.5710.4310.2880.27445.564
    南洋紫薇 0.3790.5260.1400.1910.4310.5710.4310.2900.27545.340
    绒毛紫薇 0.3770.5250.1480.1860.4320.5760.4290.2920.27745.635
    西双紫薇 0.3790.5260.1400.1910.4310.5710.4310.2900.27545.340
    散沫花  0.3790.5360.1510.1710.4290.5690.4350.2820.27645.264
    千屈菜  0.3890.5350.1380.1730.4280.5760.4330.2750.28545.007
    石榴   0.3810.5180.1530.1840.4360.5780.4370.2940.27546.153
    圆叶节节菜0.3790.5360.1510.1710.4290.5690.4350.2820.27645.264
    细果野菱 0.3870.5320.1540.1650.4250.5670.4310.2770.27444.181
    欧菱   0.3870.5320.1540.1650.4260.5690.4310.2770.27444.029
    虾子花  0.3760.5160.1630.1840.4370.5760.4350.3000.27046.458
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    表  3  碱基组成与密码子使用偏好相关性

    Table  3.   Correlation between base composition and codon usage bias

    参数CAIENCGCGC1sGC2sGC3s
    ENC0.062
    GC− 0.1360.855**
    GC1s0.1380.4030.712**
    GC2s0.0290.2290.3480.314
    GC3s− 0.2640.856**0.846**0.324− 0.074
    GC120.1120.4030.684**0.869**0.743**0.190
      说明:**表示在0.01水平上显著相关(双尾)
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  • [1] WANG Liyuan, XIGN Huixian, YUAN Yanchao, et al. Genome-wide analysis of codon usage bias in four sequenced cotton species[J]. PLoS One, 2018, 13(3): e0194372. doi: 10.1371/journal.pone.0194372.
    [2] GUSTAFSSON C, GOVINDARAJAN S, MINSHULL J. Codon bias and heterologous protein expression [J]. Trends Biotechnol, 2004, 22(7): 346 − 353. doi:  10.1016/j.tibtech.2004.04.006
    [3] KAPRALOV M V, FILATOV D A. Widespread positive selection in the photosynthetic Rubisco enzyme[J]. BMC Evol Biol, 2007, 7: 73. doi: 10.1186/1471-2148-7-73.
    [4] SIQUEIRA A S, LIMA A R J, DALL’AGNOL L T. Comparative modeling and molecular dynamics suggest high carboxylase activity of the Cyanobium sp. CACIAM14 rbcL protein[J]. J Mol Model, 2016, 22(3): 68. doi: 10.1007/s00894-016-2943-y.
    [5] ANDERSSON I, BACKLUND A. Structure and function of Rubisco [J]. Plant Physiol Biochem, 2008, 46(3): 275 − 291. doi:  10.1016/j.plaphy.2008.01.001
    [6] 卞赛男, 常鹏杰, 王宁杭, 等. 氮素形态对喜树叶片生长、叶绿素荧光参数及叶绿体相关基因表达的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2019, 36(5): 908 − 916.

    BIAN Sainan, CHANG Pengjie, WANG Ninghang, et al. Leaf growth, chlorophyll fluorescence characteristics, and expression of photosystem-related genes in Camptotheca acuminata with different N forms’fertilization [J]. J Zhejiang A&F Univ, 2019, 36(5): 908 − 916.
    [7] 李冬林, 金雅琴, 崔梦凡, 等. 夏季遮光对连香树幼苗形态、光合作用及叶肉细胞超微结构的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(3): 496 − 505.

    LI Donglin, JIN Yaqin, CUI Mengfan, et al. Growth, photosynthesis and ultrastructure of mesophyll cells for Cercidiphyllum japonicum seedlings with shading in summer [J]. J Zhejiang A&F Univ, 2020, 37(3): 496 − 505.
    [8] QIN Haining, SHIRLEY A G, MICHAEL G G. Lythraceae[M]//WU Zhengyi, PETER H R, HONG Deyuan. Flora of China vol 13. Beijing: Beijing Science Press, 2007: 274 − 290.
    [9] HUANG Yelin, SHI Suhua. Phylogenetics of Lythraceae sensu lato: a preliminary analysis based on chloroplast rbcL gene, psaA-ycf3 spacer and nuclear rDNA internal transcribed spacer (ITS) sequences [J]. Int J Plant Sci, 2005, 163(2): 215 − 225.
    [10] ZHENG Gang, WEI Lingling, MA Li, et al. Comparative analysis of chloroplast genomes from 13 Lagerstroemia (Lythraceae) species: identification of highly divergent regions and inference of phylogenetic relationships [J]. Plant Mol Biol, 2020, 102(6): 659 − 676. doi:  10.1007/s11103-020-00972-6
    [11] 赵洋, 杨培迪, 刘振, 等. 13种植物actin基因的密码子使用特性分析[J]. 南方农业学报, 2016, 47(4): 519 − 523.

    ZHAO Yang, YANG Peidi, LIU Zhen, et al. Characterization of codon usage of actin genes for 13 species of plants [J]. J Southern Agric, 2016, 47(4): 519 − 523.
    [12] 朱沛煌, 陈妤, 朱灵芝, 等. 马尾松转录组密码子使用偏好性及其影响因素[J]. 林业科学, 2020, 56(4): 74 − 81.

    ZHU Peihuang, CHEN Yu, ZHU Lingzhi, et al. Codon usage bias and its influencing factors in Pinus massoniana transcriptome [J]. Sci Silv Sin, 2020, 56(4): 74 − 81.
    [13] 李国灵, 陶文, 高诗晨, 等. 红藻rbcL基因密码子偏爱性分析[J]. 分子植物育种, 2019, 18(1): 109 − 117.

    LI Guoling, TAO Wen, GAO Shichen, et al. The codon usage analysis in rbcL gene within Rhodophyta [J]. Mol Plant Breed, 2019, 18(1): 109 − 117.
    [14] 吴妙丽, 陈世品, 陈辉. 竹亚科叶绿体基因组的密码子使用偏性分析[J]. 森林与环境学报, 2019, 39(1): 9 − 14.

    WU Miaoli, CHEN Shipin, CHEN Hui. Condon preference of chloroplast genome of Bambusoideae [J]. J For Environ, 2019, 39(1): 9 − 14.
    [15] 李慧姬, 吉雪花, 朱冉冉, 等. 10种植物PSY基因密码子使用偏好性分析[J]. 西北农业学报, 2020, 29(2): 276 − 284.

    LI Huiji, JI Xuehua, ZHU Ranran, et al. Codon usage bias analysis for octahydrolycopene synthase gene (PSY) from ten plant species [J]. Acta Agric Boreal-Occident Sin, 2020, 29(2): 276 − 284.
    [16] 巫伟峰, 陈明杰, 陈发兴. ‘皇冠李’苹果酸转运体基因ALMT4、ALMT9和tDT密码子偏好性分析[J]. 农业生物技术学报, 2020, 28(1): 42 − 57.

    WU Weifeng, CHEN Mingjie, CHEN Faxing. Codon bias analysis of Prunus salicina ‘Huangguan’ malate transporter ALMT4, ALMT9 and tDT genes [J]. J Agric Biotechnol, 2020, 28(1): 42 − 57.
    [17] 彭丽云, 王云, 孙雪丽, 等. 苋菜AmMYB2基因密码子偏好性与进化分析[J]. 应用与环境生物学报, 2019, 25(3): 679 − 686.

    PENG Liyun, WANG Yun, SUN Xueli, et al. Codon bias and evolutionary analysis of the AmMYB2 gene in Amaranthus tricolor L. [J]. Chin J Appl Environ Biol, 2019, 25(3): 679 − 686.
    [18] 晁岳恩, 吴政卿, 杨会民, 等. 11种植物psbA基因的密码子偏好性及聚类分析[J]. 核农学报, 2011, 25(5): 927 − 932.

    CHAO Yueen, WU Zhengqing, YANG Huimin, et al. Cluster analysis and codon usage bias studies on psbA genes from 11 plant species [J]. J Nucl Agric Sci, 2011, 25(5): 927 − 932.
    [19] JIANG Yue, DENG Feng, WANG Hualin, et al. An extensive analysis on the global codon usage pattern of baculoviruses [J]. Arch Virol, 2008, 153(12): 2273 − 2282. doi:  10.1007/s00705-008-0260-1
    [20] 李凌烜, 陈安琪, 黄凯, 等. 豆科植物dxr基因密码子偏好性分析[J]. 生物学杂志, 2020, 37(1): 30 − 34.

    LI Lingxuan, CHEN Anqi, HUANG Kai, et al. Analysis of codon bias of dxr gene in Leguminous plants [J]. J Biol, 2020, 37(1): 30 − 34.
    [21] SHARP P M, LI W H. An evolutionary perspective on synonymous codon usage in unicellular organisms [J]. J Mol Evol, 1986, 24(1/2): 28 − 38.
    [22] 王云, 彭丽云, 苏立遥, 等. 龙眼Hsf基因家族密码子使用模式分析[J]. 分子植物育种, 2019, 17(17): 5595 − 5603.

    WANG Yun, PENG Liyun, SU Liyao, et al. Codon usage pattern analysis of Dimocarpus longan Lour. Hsf gene family [J]. Mol Plant Breed, 2019, 17(17): 5595 − 5603.
    [23] KAWABE A, MIYASHITA N T. Patterns of codon usage bias in three dicot and four monocot plant species [J]. Genes Genet Syst, 2003, 78(5): 343 − 352. doi:  10.1266/ggs.78.343
    [24] 王宇, 周俊良, 唐冬梅, 等. 阔叶猕猴桃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析[J]. 种子, 2020, 39(5): 13 − 19.

    WANG Yu, ZHOU Junliang, TANG Dongmei, et al. Analysis of chloroplast genome characteristics and codon preference in broad-leaf Kiwifruit [J]. Seed, 2020, 39(5): 13 − 19.
    [25] 原晓龙, 王毅, 张劲峰. 灰毛浆果楝叶绿体基因组密码子使用特征分析[J]. 森林与环境学报, 2020, 40(2): 195 − 202.

    YUAN Xiaolong, WANG Yi, ZHANG Jinfeng. Characterization of codon usage in Cipadessa cinerascens chloroplast genome [J]. J For Environ, 2020, 40(2): 195 − 202.
    [26] KUSUMI J, TACHIDA H. Compositional properties of green-plant plastid genomes [J]. J Mol Evol, 2005, 60(4): 417 − 425. doi:  10.1007/s00239-004-0086-8
    [27] WANG Mingcong, KAPRALOV M V, ANISIMOVA M. Coevolution of amino acid residues in the key photosynthetic enzyme Rubisco[J]. BMC Evol Biol, 2011, 11(1): 266. doi: 10.1186/1471-2148-11-266.
    [28] LIU Lei, ZHAO Bo, ZHANG Yu, et al. Adaptive evolution of the rbcL gene in Brassicaceae [J]. Biochem Syst Ecol, 2012, 44: 13 − 19. doi:  10.1016/j.bse.2012.04.007
    [29] MIWA H, ODRZYKOSKI I J, MATSUI A, et al. Adaptive evolution of rbcL in Conocephalum (Hepaticae, bryophytes) [J]. Gene, 2009, 441(1/2): 169 − 175.
    [30] DANIEL H, LIN C S, YU Ming, et al. Chloroplast genomes: diversity, evolution, and applications in genetic engineering[J]. Genome Biol, 2016, 17(1): 134. doi: 10.1186/s13059-016-1004-2.
    [31] 刘佳音, 李儒剑, 齐双慧, 等. 叶绿体遗传转化系统及其应用进展[J]. 安徽农业科学, 2020, 48(6): 16 − 19.

    LIU Jiayin, LI Rujian, QI Shuanghui, et al. Chloroplast genetic transformation system and its application progress [J]. J Anhui Agric Sci, 2020, 48(6): 16 − 19.
    [32] SUI Xiaoming, WANG Yang, ZHAO Mingyuan, et al. Cloning and expression analysis of RrGT2 gene related to anthocyanin biosynthesis in Rosa rugosa [J]. Am J Plant Sci, 2018, 9(10): 2008 − 2019. doi:  10.4236/ajps.2018.910146
  • [1] 火艳, 招雪晴, 黄厚毅, 黄贤斌, 许云方, 祝遵凌, 苑兆和.  观赏石榴表型遗传多样性分析 . 浙江农林大学学报, 2020, 37(5): 939-949. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190619
    [2] 夏雯, 芦建国, 景蕾.  镇江市低影响开发示范区植物群落特征与物种多样性 . 浙江农林大学学报, 2019, 36(4): 793-800. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.04.020
    [3] 李慧霞, 徐爱俊, 方陆明, 周克瑜.  浙江省白鹭分布与迁徙规律 . 浙江农林大学学报, 2015, 32(6): 883-889. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2015.06.009
    [4] 杨静怡, 夏玉芳, 谢钊俊, 陶兴月, 丁小霞.  核桃不同单株种子化学成分傅立叶红外光谱差异性分析 . 浙江农林大学学报, 2015, 32(3): 420-425. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2015.03.014
    [5] 张梅, 刘利, 伊力塔.  辽宁白石砬子国家级自然保护区植物区系的多样性 . 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 210-216. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.008
    [6] 吴月燕, 陶巧静, 李波, 许丹叶.  西洋杜鹃SRAP体系优化及遗传多样性分析 . 浙江农林大学学报, 2013, 30(6): 844-851. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2013.06.007
    [7] 樊二齐, 王云华, 郭叶, 俞春莲, 林新春.  6种木兰科植物叶片精油的气质联用(GC-MS)分析 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(2): 307-312. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.02.023
    [8] 沈俊岭, 倪慧群, 陈晓阳, 黄少伟.  麻疯树遗传多样性的相关序列扩增多态性(SRAP)分析 . 浙江农林大学学报, 2010, 27(3): 347-353. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2010.03.005
    [9] 莫文娟, 袁德义, 段经华, 邹锋.  新高系梨9个品种SSR 标记分析 . 浙江农林大学学报, 2009, 26(5): 639-643.
    [10] 高焕晔, 熊源新, 苟光前.  贵州红水河沟谷残存季雨林蕨类植物区系初步研究 . 浙江农林大学学报, 2008, 25(1): 48-54.
    [11] 楼崇, 祝国民.  浙江省竹林生态区划研究 . 浙江农林大学学报, 2007, 24(6): 741-746.
    [12] 吴祝华, 施季森, 席梦利, 刘光欣.  百合种质资源花粉形态及亲缘关系研究 . 浙江农林大学学报, 2007, 24(4): 406-412.
    [13] 朱臻, 沈月琴, 汪君莲, 王峥嵘.  山区农民林业收益分析及增收对策的案例研究 . 浙江农林大学学报, 2006, 23(4): 460-464.
    [14] 景芸, 梁一池, 杨华.  不同锥栗无性系果实营养成分的比较分析 . 浙江农林大学学报, 2004, 21(2): 176-179.
    [15] 梁健, 孙婷.  延安林区啮齿动物群落的聚类分析 . 浙江农林大学学报, 2004, 21(1): 70-74.
    [16] 唐娟娟, 范义荣, 朱睦元.  黄山松群体遗传多样性分析 . 浙江农林大学学报, 2003, 20(1): 23-26.
    [17] 刘安兴.  树高曲线聚类分析研究 . 浙江农林大学学报, 2001, 18(3): 228-232.
    [18] 朱玉球, 童再康, 斯金平.  厚朴种源同工酶初步研究 . 浙江农林大学学报, 2000, 17(1): 32-36.
    [19] 黄必恒.  浙江省各市县国民经济状况统计分析 . 浙江农林大学学报, 1999, 16(4): 420-424.
    [20] 张君析, 林绍生.  应用气候生态聚类指导脐橙引种 . 浙江农林大学学报, 1996, 13(1): 41-47.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-19
  • 修回日期:  2021-03-08

20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
    基金项目:  浙江省自然科学基金资助项目(LY21C160001)
    作者简介:

    郑钢(ORCID: 0000-0001-5666-4832),实验师,从事园林植物实验室建设与管理、实践教学及研究工作。E-mail: 305788868@qq.com

    通信作者: 王杰(ORCID: 0000-0003-0038-1045),从事园林植物遗传育种与种质资源创新研究。E-mail: wangjie@stu.zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.3

摘要:   目的  分析千屈菜科Lythraceae植物rbcL基因密码子使用特性,明确密码子偏好性的影响因素,筛选rbcL基因异源表达和遗传转化的合适受体。  方法  从美国国家生物技术信息中心(NCBI)获取20种千屈菜科植物的rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据,运用CodonW、EMBOSS和DAMBE软件获取基因碱基组成和密码子使用偏好性的相关参数,分析该类植物叶绿体rbcL基因使用密码子的偏倚性及其影响因素。  结果  千屈菜科植物rbcL基因GC含量(GC)为0.425~0.437,密码子第3位碱基GC含量(GC3s)为0.275~0.300。GC3s、GC与有效密码子数(ENC)相关显著(P<0.01);ENC-GC3s散点图分析、中性绘图分析、奇偶偏差分析均表明:相较于突变压力,自然选择压力对千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性的影响更大。基于同义密码子相对使用度的系统聚类与CDS邻接树结果部分一致。与千屈菜科rbcL基因密码子平均使用频率相比,大肠杆菌Escherichia coli、酵母Saccharomyces cerevisiae、拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum和番茄Solanum lycopersicum分别存在28、26、20、19和17个使用频率相差较大的密码子。  结论  千屈菜科植物rbcL基因碱基组成上更倾向于选择A/T碱基,且偏好使用末端A/T碱基的密码子;rbcL基因密码子使用偏好性受多种因素共同作用,但自然选择压力是最主要因素;密码子偏好性的系统聚类可为系统发育研究提供补充;酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体,番茄更适合作为rbcL基因遗传转化和功能研究的受体材料。图6表3参32

English Abstract

郑钢, 顾翠花, 林琳, 王杰. 20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
引用本文: 郑钢, 顾翠花, 林琳, 王杰. 20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
ZHENG Gang, GU Cuihua, LIN Lin, WANG Jie. Codon usage bias analysis of rbcL genes of 20 Lythraceae species[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
Citation: ZHENG Gang, GU Cuihua, LIN Lin, WANG Jie. Codon usage bias analysis of rbcL genes of 20 Lythraceae species[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390

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