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罗布麻AvFLS密码子偏好性与进化

应用与环境生物学报 2022年第2期28卷 423-431页

作者：蔡德育郭晓农朱月滢赵诗佳朱玉雪柏家林马忠仁西北民族大学生命科学与工程学院兰州730030 西北民族大学生物医学研究中心生物工程与技术国家民委重点实验室兰州730030 西北民族大学生物医学研究中心中国-马来西亚国家联合实验室兰州730030

黄酮醇合成酶(FLS)是黄酮醇合成的关键酶,对植物花色的色调和强度形成有重要作用,研究该基因密码子偏好性有助于进一步了解黄酮醇的功能.为明确罗布麻黄酮醇合成酶基因密码子的使用特性,采用CondoW、Tbtools、SPSS软件及EMBOSS在线程序... 详细信息

黄酮醇合成酶(FLS)是黄酮醇合成的关键酶,对植物花色的色调和强度形成有重要作用,研究该基因密码子偏好性有助于进一步了解黄酮醇的功能.为明确罗布麻黄酮醇合成酶基因密码子的使用特性,采用CondoW、Tbtools、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析AvFLS密码子偏好性,通过ENc绘图、中性绘图和PR2-plot分析FLS基因密码子偏好性形成的可能原因,比较AvFLS与模式生物的密码子使用频率获得最佳受体.结果表明:AvFLS的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)和GC含量分别为47.09、0.2和39.48%,表明AvFLS基因密码子偏好性较弱.AvFLS基因偏好性密码子有27个(RSCU>1),其中22个以A/T结尾,表明该基因偏好使用A/T结尾的密码子;基因序列进化分析及RSCU聚类分析表明,AvFLS基因的密码子使用偏好性与同源关系较近的桔梗相似;密码子碱基成分和相关性分析发现,AvFLS密码子偏好性主要受突变压力的影响;密码子使用频率比较分析发现,酵母真核表达系统更适合AvFLS异源表达.本研究表明模式植物拟南芥、烟草、番茄、甜菜和蒺藜苜蓿均可作为AvFLS的遗传转化受体,结果可为后续AvFLS改造和功能验证研究提供一定参考.(图6表3参44)

关键词：罗布麻 AvFLS 密码子偏好性进化分析外源宿主

川芎咖啡酸-O-甲基转移酶基因密码子偏好性与进化分析

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应用与环境生物学报 2020年第4期26卷 894-901页

作者：严子成蒋瑞平梁浩伟陈渏周嘉裕廖海西南交通大学生命科学与工程学院成都610031

咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)是苯丙烷类代谢途径中的一个关键酶,研究其密码子偏好性对开展该基因的异源表达与分子调控研究有重要指导意义.利用Codon W、EMBOSS、SPSS与Origin等在线服务器及软件,首先分析川芎等不同植物来源COMT基因的... 详细信息

咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)是苯丙烷类代谢途径中的一个关键酶,研究其密码子偏好性对开展该基因的异源表达与分子调控研究有重要指导意义.利用Codon W、EMBOSS、SPSS与Origin等在线服务器及软件,首先分析川芎等不同植物来源COMT基因的密码子偏好性,随后以川芎COMT为重点,比较其与大肠杆菌、酵母、拟南芥与烟草等模式生物的密码子使用频率.结果表明,单子叶植物COMT基因的密码子偏好性较强,而低等植物与双子叶植物COMT基因的密码子偏好性较弱.分析COMT基因密码子偏好性与核酸序列,发现亲缘关系较近的物种不仅具有较高的核酸序列相似度,并且具有相似的密码子偏好性,推测这种现象是由于密码子偏好性的形成主要受到自然选择的影响.COMT作为一个起源古老的基因,分析其密码子偏好性对了解植物进化关系有一定作用.川芎COMT体现出与其他双子叶植物相近的密码子偏好性,其GC含量与GC3s均小于50%,偏好以A/T编码,偏好性极强(RSCU>2)的密码子有7个,ENc为51.38,整体密码子偏好性较弱.与大肠杆菌相比较,酵母可能是其更好的外源表达系统.较之拟南芥,烟草更合适作为川芎COMT的遗传转化受体.本研究表明拟南芥、烟草都可作为Lc COMT遗传转化受体系统的候选;并且烟草COMT与Lc COMT在进化树上显示出较近的亲源关系,所以烟草可能是LCCOMT相对更好的遗传转化受体;结果可为COMT基因的遗传进化研究、川芎COMT的功能验证及转基因植物培育等奠定理论基础.(图4表2参33)

关键词：川芎咖啡酸-O-甲基转移酶密码子偏好性进化分析外源宿主

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马尾松PmDXR基因密码子偏好性分析

林业科学研究 2021年第2期34卷 102-113页

作者：朱灵芝朱沛煌李荣陈妤季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

[目的]对马尾松PmDXR基因密码子偏好性进行分析,为后续PmDXR基因的功能验证及遗传转化等研究提供理论依据。[方法]利用CodonW、EMBOSS、SPSS等软件及在线服务器,分析马尾松与其他37个物种DXR基因密码子的偏好性。对不同物种DXR基因密码... 详细信息

[目的]对马尾松PmDXR基因密码子偏好性进行分析,为后续PmDXR基因的功能验证及遗传转化等研究提供理论依据。[方法]利用CodonW、EMBOSS、SPSS等软件及在线服务器,分析马尾松与其他37个物种DXR基因密码子的偏好性。对不同物种DXR基因密码子进行中性分析、PR2-plot分析、ENc-plot分析,推测其偏好性形成的主要影响因素;同时分析比较了马尾松PmDXR基因与4种模式生物的密码子使用频率。[结果]马尾松PmDXR基因的密码子偏好性较弱,偏好使用A/T结尾的密码子。比较分析不同物种DXR基因的密码子偏好性参数,发现不同物种DXR基因密码子偏好性存在一定差异,整体看,裸子植物DXR基因密码子偏好性比被子植物强。与其他物种DXR基因的CDS序列及RSCU值聚类分析表明,马尾松与其它裸子植物DXR基因表现出相近的密码子使用偏好性。中性分析、PR2-plot分析、ENc-plot分析均表明:自然选择是影响DXR基因密码子偏好性形成的主要因素。与4种模式生物的基因组密码子使用频率比较发现,在异源转化受体选择中,酵母真核表达系统较大肠杆菌原核表达系统更适合马尾松PmDXR异源表达,拟南芥和烟草均可作为马尾松PmDXR基因的遗传转化受体,其中,烟草更理想。[结论]本研究初步揭示了马尾松PmDXR基因密码子使用规律,对后续开展基因功能验证有重要的指导作用,同时也可为研究马尾松分子进化提供一定的科学依据。

关键词：马尾松 PmDXR基因密码子偏好性异源表达外源宿主

SARS-CoV-2刺突蛋白基因密码子偏好性与进化分析

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微生物学杂志 2021年第6期41卷 27-34页

作者：陈渏杨雅丽陈旭王杰周嘉裕廖海西南交通大学生命科学与工程学院四川成都610031

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)属于冠状病毒家族新成员,其刺突蛋白(spike protein,S-蛋白)是侵染人体并决定其入侵宿主的亲和能力及组织特异性的包膜蛋白,研究S-蛋白基因的密码子偏好性不仅有利于重组表达,也利于分析其进化规律。利用Codon ... 详细信息

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)属于冠状病毒家族新成员,其刺突蛋白(spike protein,S-蛋白)是侵染人体并决定其入侵宿主的亲和能力及组织特异性的包膜蛋白,研究S-蛋白基因的密码子偏好性不仅有利于重组表达,也利于分析其进化规律。利用Codon W和SPSS等在线服务器及软件,首先分析SARS-CoV-2等冠状病毒的S-蛋白基因的密码子偏好性,随后以SARS-CoV-2的S-蛋白基因为重点,比较其与大肠埃希菌、酵母和λ噬菌体等模式生物的密码子使用频率。结果显示,冠状病毒S-蛋白基因密码子的总GC和GC3s含量均小于0.4,更偏向以A/T编码,ENc为44.15,密码子偏好性整体较弱。28个密码子的偏好性较强(RSCU>1),3个密码子的偏好性极强(RSCU>2),UAA为最优密码子。ENc-plot结果显示,大部分基因的ENc距ENc期望值较近,表明冠状病毒密码子偏好性主要受到碱基突变的影响。相较于CDS序列,基于RSCU值的聚类更适合于冠状病毒的系统发育研究。综合ENc比值与聚类结果,SARS-CoV-2与SARS的亲缘关系最近,可能起源于同一祖先冠状病毒。酿酒酵母是SARS-CoV-2较好的外源表达系统,但仍需密码子优化。根据密码子优化结果,成功实现了S-蛋白RBD区域的原核表达。以上研究结果为S-蛋白基因的优化改造,提高其表达效率提供参考。

关键词：新型冠状病毒 S-蛋白基因密码子偏好性进化分析外源宿主