Page 37 - 《广西植物》2020年第2期

１ ７ ４ 广 西 植 物 ４０ 卷
ｗｅａｋ ｉｎ Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ ａｎｄ Ｆ. ｍａｊｏｒ. (３) Ｂｏｔｈ Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ ａｎｄ Ｆ. ｍａｊｏｒ ｈａｄ ２９ ｃｏｄｏｎｓ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ
ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ (ＲＳＣＵ) ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ １ ａｎｄ ２８ ｃｏｄｏｎｓ ｅｎｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ａ ａｎｄ Ｕ ｂａｓｅ. (４) Ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ ｐｌｏｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ
ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＧＣ ａｎｄ ＧＣ ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｓｌｏｐｅ ｗａｓ ０.１９５ ｉｎ Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａꎬ ａｎｄ ０.３０４ ｉｎ
３ １２
Ｆ. ｍａｊｏｒꎬ ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｃｏｄｏｎ ｂｉａｓ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｎａｔｕｒａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ. (５) ＥＮＣ￣ｐｌｏｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｏｆ
ｇｅｎｅｓ ｆｅｌｌ ｂｅｌｏｗ ａｎｄ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅꎬ ａｎｄ ＥＮＣ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍｏｓｔ ｇｅｎｅｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ －０.０４ ｔｏ ０.１０ꎬ ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｕｔａｔｉｏｎ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｄｏｎ ｂｉａｓ ｉｎ Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ ａｎｄ Ｆ. ｍａｊｏｒ. Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎꎬ １７ ｃｏｄｏｎｓ ｗｅｒｅ
ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ａｓ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｄｏｎｓ ｉｎ Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａꎬ ａｎｄ １８ ｃｏｄｏｎｓ ｉｎ Ｆ. ｍａｊｏｒ. Ｗｅ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ ｂｉａｓ ｏｆ
Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ ａｎｄ Ｆ. ｍａｊｏｒ ａｒｅ ｆｏｒｍｅｄ ｕｎｄｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ. Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ
Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ ａｎｄ Ｆ. ｍａｊｏｒ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｓｉｍｉｌａｒꎬ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓꎬ ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｂｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｍｅ￣
ｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｄａｐｔｉｖｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｆｉｒｍｉａｎａ ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａꎬ Ｆ. ｍａｊｏｒꎬ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅꎬ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ ｂｉａｓꎬ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｄｏｎｓ

自然界中ꎬ基因序列根据三联密码子法则翻 因的密码子偏性越强ꎬ其表达水平越高( Ｚｈｏｕ ｅｔ
译成氨基酸序列ꎬ并进一步组装修饰形成具有特 ａｌ.ꎬ２０１６)ꎮ 因此ꎬ为提高叶绿体遗传转化效率及
定空间结构和功能活性的蛋白质ꎮ 密码子由 ３ 个 目的基因表达水平ꎬ很有必要开展叶绿体全基因
相连的核苷酸碱基所组成ꎬ一共存在 ６４ 个密码 组密码子使用模式的研究ꎮ
子ꎬ除去 ３ 个终止密码子 ( ＵＡＡ、ＵＡＧ、ＵＧＡ)ꎬ６１ 美丽 梧 桐 ( Ｆｉｒｍｉａｎａ ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ)、 云 南 梧 桐
个密码子对应特定的氨基酸ꎮ 天然氨基酸有 ２０ (Ｆ. ｍａｊｏｒ)是梧桐属内的重要物种ꎬ具有较高的研
种ꎬ除了甲硫氨酸(ＡＵＧ)、色氨酸(ＵＧＧ)对应单一 究价值和经济价值ꎮ 但是ꎬ由于生态环境的破坏ꎬ
密码子编码以外ꎬ其余 １８ 种氨基酸还均对应 ２ ~ ６ 美丽梧桐、云南梧桐野外资源日益减少ꎬ已被列为
个编码密码子ꎮ 编码相同氨基酸的不同密码子又 濒危树种( 中国科学院ꎬ１９８４ꎻ余志祥等ꎬ２０１３ꎻ周
称为同义密码子ꎬ同义密码子使用频率在基因内 亚东等ꎬ２０１３)ꎮ 目前ꎬ对美丽梧桐、云南梧桐的研
不是随机的ꎬ而是优先使用其中一些密码子ꎬ这一 究主要集中于资源调查( 黎国运等ꎬ２０１１ꎻＹａｎｇ ｅｔ
现象被 称 为 密 码 子 使 用 偏 性 ( Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ａｌ.ꎬ ２０１８)、种苗繁育( 黎国运等ꎬ２０１１ꎻ余志祥等ꎬ
２００４ꎻＬｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 影响密码子偏性的因素较 ２０１３ꎻ周亚东等ꎬ２０１３)等方面ꎬ两种梧桐叶绿体全
多ꎬ如自然选择下 ＤＮＡ 的变异( Ａｓｈｅｓｈꎬ ２００２ꎻＳｕ￣ 基因组虽 已 完 成 测 序 ( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻ Ｙａ ｅｔ
ｚｕｋｉꎬ ２０１１)、ｔＲＮＡ 丰度( Ｂｕｃｈａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００６)、基 ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎬ但关于两者的叶绿体基因组编码基因
因序列长度 ( Ｇａｂｒｉｅｌ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００１ꎻＳｔｏｌｅｔｚｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ 的密码子使用模式比较的研究却尚未见有报道ꎮ
２０１１ꎻ Ｒｉｂｅｉｒｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ )、 蛋 白 质 翻 译 效 率 因此ꎬ本研究在前人研究的基础上ꎬ对美丽梧桐和
(Ｈａｕｐｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９ꎻＬｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)等ꎮ 研究密码 云南梧桐的叶绿体基因组中 ５２ 个基因的密码子
子偏性不仅有助于解释物种间进化规律ꎬ而且还 碱基组成特点及使用偏性进行比较分析ꎬ揭示其
对基因表达、载体构建、未知功能基因的分析具有 密码子偏性的影响因素ꎬ并分析最优密码子ꎬ旨在

重要意义ꎮ 为美丽梧桐、云南梧桐制定全面的保育策略以及
叶绿体属于半自主性细胞器ꎬ是进行光合作 为梧桐科叶绿体基因组学研究提供参考ꎮ
用和固定 ＣＯ 的主要场所ꎬ参与植物生长环境胁迫
２
１ 材料与方法
(干旱、盐、光等)相关的重要代谢过程( Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ
２０１８)ꎮ 此外ꎬ叶绿体具有母系遗传、结构稳定和
基因组较小等特性ꎬ从而广泛运用于植物多样性、 １.１ 叶绿体基因序列数据
系统发育、ＤＮＡ 条码开发、植物适应性和遗传工程 从 ＮＣＢＩ 分别检索下载美丽梧桐、云南梧桐叶
研究中(Ｓａｊｊａｄ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻＬｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 不 绿体 全 基 因 组 序 列 信 息ꎬ 登 录 号 分 别 为 ＮＣ ＿
同物种叶绿体基因组密码子使用偏性存在一定差 ０３６３９５.１(Ｆ. ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ 美丽梧桐)、ＮＣ＿０３７２４２.１
异(Ｌｉｕ ＆ Ｘｕｅꎬ ２００５ꎻ郑薇玮等ꎬ２０１６)ꎮ 密码子使 ( Ｆ. ｍａｊｏｒ 云南梧桐)ꎬ分别获得 ８２ 条和 ８５ 条编码
用模式对基因功能和表达有一定的影响作用ꎬ基 基因ꎮ 对所获得的编码基因按以下条件进行筛