天山雪莲叶绿体基因组密码子偏好性分析

分析天山雪莲叶绿体(cp)基因组密码子使用偏倚的一般模式和影响因素,为提高转基因植物外源基因的表达效率以及了解药用植物雪莲的基因功能研究提供了理论基础。利用生物信息学方法从雪莲叶绿体基因组中筛选出50条长度大于300 bp且以ATG为起始的蛋白编码基因为对象,找出导致密码子偏倚的影响因素。结果表明：第三位的GC平均含量为27.70%,有效密码子数(ENC)变化范围35.59～57.43之间;同义密码子相对使用度(RSCU)>1的密码子有30个,其中29个以A/U结尾;中性绘图显示GC₃和GC₁₂的相关系数为0.062,相关性不显著,回归曲线斜率为0.094 6;ENC-plot分析显示ENC比值位于-0.1～0.1区间的基因有37个,大部分基因沿抛物线轨迹分布,但也有几个低ENC的基因分布于曲线下方;奇偶偏好图(PR2-plot)分析显示,第3个碱基的密码子使用不平衡;对应分析结果表明,第1轴贡献率为17.61%,第2、3、4轴贡献率分别为11.59%、7.97%和5.8%,且第1轴与密码子适应指数(CAI)、密码子偏爱指数(CBI)呈...     

紫叶苔(Pleurozia purpurea)线粒体基因组密码子偏好性分析

为了丰富对紫叶苔属遗传基础的认识,探究了紫叶苔(Pleurozia purpurea)线粒体基因组密码子使用的偏好性及其影响因素.首先,基于完整紫叶苔线粒体基因组筛选蛋白编码序列;然后,利用CodonW、EMBOSS explorer计算各基因的GC含量、有效密码子数(ENC)、密码子适应指数(CAI)和同义密码子相对使用度(RSCU)等指标;最后,采用R软件进行参数间的相关性分析并绘图.结果表明:1)从紫叶苔线粒体基因组中筛选出31条蛋白编码序列,平均GC含量和密码子第 3位碱基的 GC含量分别为38.17%和32.28%,ENC和CAI平均值为50.29、0.17,表明密码子偏好使用以A/U结尾的碱基,且密码子偏好性较弱;2)ENC分别与GCall、GC3以及基因编码氨基酸的长度呈极显著正相关,表明GC含量和基因的长度对密码子的偏好有显著影响;3)中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明,突变压力和自然选择等因素共同塑造了密码子的使用偏好性,其中突变是最主要的影响因素;4)筛选出23个最优密码子,多数以 A/U 结尾.因此,紫叶苔线粒体基因组密码子偏好性较弱,除了主要受突变压力影响外,还受到自然选择、碱基组成和基因长度等因素的影响,研究结果可为苔藓植物线粒体基因组的进化研究提供参考.     

茶树GELP基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得GELP基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在茶树数据库中得到了GELP基因家族成员86个,这些基因可分为9个亚族.其编码蛋白的氨基酸数为171～753,理论等电点为4.35～9.48,蛋白质分子量为18.59419～84.55054 kDa.基因结构分析表明,有3条基因只有2个外显子,其余基...     

茶树ANR基因家族的全基因组鉴定与分析

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是原花青素生物合成途径中的关键酶之一,同时,ANR通过调节植物不同组织中花青素的积累影响植物对光的吸收程度和叶面温度,提高茶树的防御力和对环境的适应性。利用生物信息学分析方法,从‘舒茶早’基因组数据中鉴定出茶树ANR基因家族成员,并分析ANR家族成员的基因结构、蛋白理化性质、保守基序及顺势作用元件。结果表明,CsANR家族有21个成员,分为7类,含有多个保守基序,编码287～627个氨基酸,其中,有15个蛋白为亲水性蛋白,6个为疏水性蛋白。对CsANR家族基因的顺势作用元件分析表明CsANR家族含有光响应、防御和胁迫响应、植物激素响应(茉莉酸甲酯、生长素、脱落酸及赤霉素)和低温响应元件,说明该基因家族可能在参与植物生长发育及应对胁迫中发挥作用,本研究结果可为茶树ANR基因功能研究提供依据。     

布氏轮藻肌动蛋白基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为了解肌动蛋白actin在轮藻植物生长发育中的潜在功能,本研究利用生物信息学方法对布氏轮藻肌动蛋白基因家族进行了鉴定及表达分析.在布氏轮藻中共鉴定出16个肌动蛋白基因,将其重命名为CbACT1～CbACT16,其氨基酸长度为361～1182 AA,相对分子质量为39 886.71～117 256.72 Da,等电点介于4.68～8.93;亚细胞定位预测显示15个肌动蛋白基因位于细胞质中,1个位于叶绿体中;二级结构结果表明肌动蛋白基因主要以无规则卷曲和α螺旋为主;共线性分析中仅发现一对源自片段重复的旁系同源基因;系统发育结果表明轮藻肌动蛋白基因可以分为两个亚家族,结合基因结构及保守基序分析,同一亚家族倾向于具有相似的外显子分布,较多的共有基序;基于启动子顺势作用元件分析表明,16个肌动蛋白基因参与了许多与生物和非生物胁迫、激素调节和光反应有关的生命活动.组织表达分析显示,16个基因在四种不同组织中存在差异性表达,表明它们在不同组织的生长发育过程中具有不同的功能.因此,轮藻肌动蛋白基因家族可能参与了轮藻植物不同组织的发育过程及响应生物和非生物胁迫等的过程.     

MUC1基因遗传多态性与密码子偏好性的生物信息学分析

为分析MUC1基因在物种间的遗传多态性和密码子偏好性, 本文运用生物信息学方法对来自普通牛、印度牛、冈比亚按蚊、褐家鼠、野猪、人这6个物种的32条MUC1完全编码区域序列进行分析. 结果表明, MUC1基因具有丰富的遗传多态性, 且它的遗传多态性在种间大于种内;MUC1基因在GCT等27个密码子的使用上具有偏好性, 尤其在GGC、CCA、TGA上偏好性较强.     

6个茶树品种的红茶适制性研究

为了研究福选9号等6个茶树品种的红茶适制性,为实际生产提供一定的依据,对其所制工夫红茶进行感官评价和品质成分分析.结果表明,福选9号、梅占、福鼎大白茶和名山131品质较好,其中以名山131汤色最好,福选9号香气最佳,梅占滋味最优;品种间品质成分存在不同程度的差异,以茶黄素、茶多酚和茶红素的差异较大.     

茶树早期光诱导蛋白1基因的克隆和表达分析

报道了茶树早期光诱导蛋白1基因(CsELIP1)的cDNA和DNA序列的克隆.该基因编码蛋白含190个氨基酸残基,其基因组序列含有两个内含子(长度分别为129和855 bp).表达分析显示,CsELIP1的mR-NA水平在常温加较强光照(200μmol.m-2.s-1)和低温(5℃)弱光时上调都较少,但在5℃加200μmol.m-2.s-1时被强烈上调,表明CsELIP1的表达可能有一种在其他植物ELIP基因表达中存在的PSⅡ光合效率介导的调节方式.也暗示CsELIP1基因的生理作用可能涉及到茶叶细胞的光保护作用.     

茶树异胡豆苷合成酶基因的全基因组鉴定和表达分析

基于隐马可夫模型检索和序列比对,从茶树基因组鉴定出17个异胡豆苷合成酶(Strictosidine synthase,STR)基因(CsSTR1～17).理化分析表明,CsSTR蛋白长度在147～552个氨基酸之间,分子量介于15.6～60.8 kD,等电点介于4.65～10.88,除CsSTR3、4、9、10、11和...     

杨树GABA支路3个基因家族的鉴定和表达分析

【目的】 γ-氨基丁酸(GABA)与植物的生长发育有着密切的联系。结合前期对GABA抑制杨树不定根发育的研究,对GABA支路基因家族的特征和表达模式进行研究,为进一步解释其在不定根发育中的作用奠定基础。【方法】从银白杨(Populus alba)×P. glandulosa ‘84K’(‘84K’杨)基因组中鉴定出GABA支路的PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员,并利用生物信息学方法分析其特征,以及与其他物种相关基因家族的亲缘关系;利用qRT-PCR研究外源GABA及其降解抑制剂vigabatrin(VGB)对各基因表达的影响。【结果】①PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员数量依次为6、2和2个,启动子序列中主要包含与光、激素和环境等响应相关元件。②系统进化分析表明,PopGAD家族中PopGAD6与家族其他成员亲缘关系较远;PopGABA-T和PopSSADH家族中的两个基因成员亲缘关系较近。③基因表达分析表明,不定根生长过程中GABA支路基因总体上在根中表达量高于茎和叶。外源GABA或VGB处理对PopGAD和PopGABA-T两个基因家族成员在根、茎和叶中的表达量影响程度不同,但对 PopSSADH基因家族的表达则无明显影响。【结论】 GABA支路3个基因家族在‘84K’杨树响应光、激素和环境胁迫等方面具有重要作用。外源GABA和VGB处理对PopGAD和PopGABA-T家族成员的影响较大,并且均在根中表达量最高,表明这两个基因家族在不定根生长过程中发挥着重要调控功能。这为深入解析GABA在树木不定根发生中的作用机制奠定了基础。     

雌雄异株植物MADS-box基因密码子偏好性分析

为了解雌雄异株植物间MADS-box基因家族的密码子使用偏好性特点,以拟南芥为参照,利用Gen-Bank Feature Extractor,Codonw和CUSP等软件对已发表的雌雄异株植物MADS-box基因序列的密码子偏好性进行分析,发现拟南芥及雌雄异株植物中均偏好使用密码子第3位点为U和A的密码子.再运用SPSS11.5对拟南芥和雌雄异株植物的MADS-box基因密码子偏好性进行聚类分析,发现雌雄异株植物与拟南芥在MADS-box基因的密码子选择偏好方面的差异不显著.从而得出雌雄异株植物对MADS-box基因密码子偏好性不具有显著影响.     

用信息论方法研究几类核酸序列的密码子使用与基因表达水平的关系

研究了Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ，Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ和ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓＹｅａｓｔ三类核酸序列的密码子使用频率与基因表达水平的关系，依照每一基因中最适密码子、非最适密码子和稀有密码子出现的概率，计算其信息熵Ｅ。首先，发现Ｅ与ＣＡＩ值保持了很好的线性关系，且三类序列的线性拟合方程非常接近，因此，用信息熵Ｅ作为描述基因表达水平的物理量是合适的；其次，三类序列的Ｅ─Ｐ（Ｒ）（稀有密码子概率）曲线都接近对数关系，说明稀有密码子在抑制基因表达水平方面，起着很重要的作用；第三，由各种关系曲线的相似性，可以推测，Ｅ．ｃｏｌｉ等原核生物与真核生物Ｙｅａｓｔ在密码子使用与基因表达水平的关系方面，其机理是相似的。     

Exploring Codon Usage Patterns of Alternatively Spliced Genes in Human Chromosome 1

Introduction A large number of species (prokaryotes and eukaryotes) have been used to study the pattern of codon usage bias, and it has also been demonstrated that inter- and intra-genomic variation of the pattern of codon usage is a widespread phenomenon, which may result from various factors. Alternative synonymous codon usage does not modify the amino acid sequence encoded in DNA among species and often among genes from the same genome. It has been suggested that the pattern of codon usag…     

基因表达水平与密码子使用的关系及其预测

研究了两个方面的问题．首先，对Ｅ．ｃｏｌｉ（１２１个基因），Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ（１１１个基因）、Ｙｅａｓｔ（１０７个基因）三种生物的核酸序列，将同义密码子按使用频率统计值分成三种特性的密码子：最适密码子、非最适密码子和稀有密码子．对每一序列的编码区，算出它们各自出现的概率后，用信息聚类法聚类．发现每种生物的高低表达基因明显分开，将三种生物基因聚类结果综合来看，基因表达水平被分为四级：甚高表达基因（ＶＨ）、高表达基因（Ｈ）、较低表达基因（ＬＭ）和低表达基因（ＬＬ）．每类基因的表达水平与实验结果保持了很好的相关性．在此基础上提出一个预测稀有密码子及基因表达水平的自洽信息聚类方法，Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｙｅａｓｔ预测的结果与Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｙｅａｓｔ的现有资料相比，符合很好．文中还预测了Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ和Ｂａｃｔｅｒｉｏ－ｐｈａｇｅ三种基因的表达水平及稀有密码子．     

两种超嗜热菌基因组中同义密码子使用的分析

对两种超嗜热菌敏捷气热菌(Aeropyrum pernix)和风产液菌(Aqui fex aeolicus)的密码子使用进行分析．相对密码子使用值(RSCU)的计算表明,它们在密码子使用上具有一定的相似性,但也有不同的使用模式,导致这一现象的机制可能存在差异．密码子RSCU值对应分析表明,两种菌中高表达基因均具有相对较高的GC含量,但基因表达水平对密码子使用偏好的影响程度却不一样．在A．pernix中,它是造成整个基因组密码子使用偏好的最主要因素,而在A．aeolicus中却不是．     

分析伯氏疏螺旋体密码子使用的倾向性

本文采用非线性映射的方法分析伯氏疏螺旋体前导链和后随链上的基因结构，发现基因分布存在明显的差异，同义密码子的使用亦具有明显的倾向性．此外，高表达基因分布具有不对称性，其同义密码子使用与其它基因亦有不同，这表明原核生物基因组复制起始点两侧的碱基分布及翻译机制均影响基因的密码子使用．     

锥体虫、果蝇基因编码区的密码子使用、碱基间关联与基因表达水平的关系研究

用自洽信息聚类方法预测了锥体虫（Ｔｒｙｐａｎｏｓｏｍａｂｒｕｃｅｉ）（８１个基因）和果蝇（Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ）（１２４个基因）的基因表达水平、高表达基因同义密码子的使用规律，求出了描述基因表达水平的参数ＩＥ值和ＣＡＩ值；在此基础之上，用我们提出的基因表达增强网络（ＥＥＮ）理论研究了基因编码区的碱基构成、密码子内和密码子之间的碱基关联与基因表达水平的关系，结果表明，其增强网络位点数目比Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ要多，说明生物越高级，编码区内的碱基关联越强．     

不同折叠类型蛋白编码基因的密码子使用

对195个编码不同折叠类型蛋白（50种全α结构蛋白,66种全β结构蛋白,37种α β结构蛋白,42种α/β结构蛋白）基因的密码子使用偏性的方差分析研究表明,不同折叠类型蛋白的密码子使用偏性有着显著的区别,特定折叠类型的蛋白有着特定的编码基因的密码子使用模式,这一结果表明,在蛋白质折叠类型和蛋白质二级结构的预测过程中,编码基因的密码子使用偏性可以作为蛋白质一级结构以外的一项重要的预测标准。     

修饰合成冬鲽抗冻肽基因的设计和克隆

动物界和植物界密码子使用频率不同,冬Ｄｉｅ抗冻肽中丙氨酸占６０％而且偏爱ＧＣＣ,３８个Ａｌａ密友子中２３个为ＧＣＣ。我们设计合成抗冻肽基因时采用了植物基因常用密码子,用甘薯信号肽序列取了抗冻肽的ｐｒｅ序列,省略了Ｐｒｏ序列,并 信号肽下游二、四、八拷贝正向串联的成太的修饰基因,经测序证实与设计完成一致。利用ＱＩＡ表达系统,在大肠杆菌中实现了ＤＨＦＲ－成熟抗冻肽单体和二体的融合表达。