Page 38 - 《广西植物》2020年第2期
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２ 期                    陆奇丰等: 两种梧桐叶绿体基因组密码子使用偏性分析                                           １ ７ ５

   选:基因长度大于 ３００ ｂｐꎬ以 ＡＴＧ 为起始密码子ꎬ以                    义密码子间的相对使用概率( 杨国锋等ꎬ２０１５)ꎮ
   ＴＡＡ、ＴＡＧ、ＴＧＡ 为终止密码子ꎬ并剔除重复的编码                       当 ＲＳＣＵ>１ 时ꎬ表示该密码子使用频率较高ꎬ偏好
   基因ꎬ最终获得各 ５２ 条编码基因进行后续分析ꎮ                          性较强ꎻ当 ＲＳＣＵ<１ 时ꎬ表示该密码子使用频率较
   １.２ 方法                                            低ꎬ偏好 性 较 弱ꎻ 当 ＲＳＣＵ ＝ １ 时ꎬ 该 密 码 子 无 偏
   １.２.１ 密 码 子 相 关 参 数 的 计 算   分 别 利 用 软 件           好性ꎮ
   ＣｏｄｏｎＷ( ｈｔｔｐ: / / ｃｏｄｏｎｗ. ｓｏｕｒｃｅｆｏｒｇｅ. ｎｅｔ/ ) 和 ＣＵＳＰ  １.２.６ 最优密码子分析  对 ＣＤＳ 的 ＥＮＣ 值进行排
   (ｈｔｔｐ: / / ｉｍｅｄ.ｍｅｄ.ｕｃｍ. ｅｓ/ ＥＭＢＯＳＳ / ) 分析 ＣＤＳ 的  序ꎬ从两极各选出 ５ 个基因作为高、低表达组ꎬ分
   有效密码子数( ＥＮＣ)、密码子第 ３ 位碱基组成特                        别计算对应的密码子 ＲＳＣＵ 值ꎬ筛选高低表达组内
   性ꎬ以 Ｃ 、Ｃ 、Ｃ 、Ｃ 表示ꎬ统计密码子第 １ 位、                     对应密码子△ＲＳＣＵ 之差大于 ０.０８ 作为优越高表
          Ｔ３  Ｃ３  Ａ３   Ｇ３
   第 ２ 位、第 ３ 位碱基的 ＧＣ 含量及 ５２ 个基因总 ＧＣ                  达密码子ꎬ并与整体密码子 ＲＳＣＵ 进行结合比较ꎬ
   含量ꎬ分别用 Ｃ        、Ｃ   、Ｃ   、ＧＣ 表示ꎮ                 将△ＲＳＣＵ≥０.０８ꎬ且整体 ＲＳＣＵ>１ 的密码子定义
                 ＧＣ１  ＧＣ２  ＧＣ３
   １.２.２ 中性绘图分析  计算各 ＣＤＳ 的 Ｃ              、Ｃ   的     为最优密码子(秦政等ꎬ２０１８ꎻ石元豹等ꎬ２０１８ )ꎮ
                                        ＧＣ１  ＧＣ２
   平均值ꎬ记为 Ｃ         ꎬ以此为纵坐标ꎬ以 Ｃ           为横坐
                 ＧＣ１２                   ＧＣ３
   标绘制散点图ꎬ分析 Ｃ            与 Ｃ    的相关性ꎬ并推测            ２  结果与分析
                       ＧＣ３    ＧＣ１２
   影响密码子偏性的因素ꎮ 若 Ｃ               与 Ｃ    呈显著相
                               ＧＣ３   ＧＣ１２
   关ꎬ表明密码子对碱基使用无差异ꎬ突变是密码子                            ２.１ 密码子组成分析
   偏性的主要影响因素ꎻ若 Ｃ               与 Ｃ    相关性不显              通过 ＣｏｄｏｎＷ 和在线 ＣＵＳＰ 对美丽梧桐、云南
                            ＧＣ３    ＧＣ１２
   著ꎬ且斜率接近 ０ꎬ表明密码子第 １ 位、第 ２ 位碱基                      梧桐叶绿体编码基因组的 ５２ 条 ＣＤＳ 进行分析ꎬ结
   与第 ３ 位碱基使用存在差异ꎬ密码子偏性与第 ３ 位                        果如表 １ 所示ꎬ美丽梧桐、云南梧桐叶绿体编码基
   碱基显著相关ꎬ选择压力对密码子偏性的影响较                             因密码子 Ｃ 和 Ｃ 的含量分别为 ４６.５６％、４６.６７％
                                                                Ｔ３   Ａ３
   强(尚明照等ꎬ２０１１ꎻ 秦政等ꎬ２０１８)ꎮ                           与 ４３.０４％、４３.１７％ꎬ表明两种梧桐叶绿体编码基
   １.２.３ ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 绘图分析  ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 分析是考察突              因第 ３ 位碱基以 Ａ / Ｔ 结尾为主ꎮ 密码子上不同位
   变和自然选择对密码子偏性影响的方法之一( 尚                            置碱基 ＧＣ 含量有所差异ꎬ第 １ 位碱基的 ＧＣ 含量
   明照等ꎬ２０１１ꎻ刘慧等ꎬ２０１７)ꎮ 为避免密码子第 ３                     最高ꎬ分别为 ４６.１０％、４６.１７％ꎻ其次为第 ２ 位ꎬ分
   位碱基上的 Ａ / Ｔ 和 Ｇ / Ｃ 突变的不平衡ꎬ通过统计                   别为 ３８.１４％、３８.０６％ꎻ最低为第 ３ 位碱基ꎬ分别为
   两种梧桐叶绿体 ５２ 条基因中编码丙氨酸、甘氨                           ３０.１１％、２９.９２％ꎬ且两种梧桐叶绿体基因组 ＧＣ 含
   酸、亮氨酸(ＣＴＴ、ＣＴＣ、ＣＴＡ、ＣＴＧ)、脯氨酸、精氨酸                    量分别为 ３８.１２％、３８.０５％ꎬ表明叶绿体编码基因
   (ＣＧＴ、ＣＧＣ、ＣＧＡ、ＣＧＧ)、丝氨酸( ＴＣＴ、ＴＣＣ、ＴＣＡ、               富含 Ａ / Ｔ 碱基ꎮ ＥＮＣ 值可反映密码子偏性程度ꎬ
   ＴＣＧ)、苏氨酸、缬氨酸的密码子第 ３ 位碱基的 Ｔ 、                      其取值范围为 ２０ ~ ６１ꎬＥＮＣ 值越小表明偏性越强ꎬ
                                               ３
   Ｃ 、Ａ 、Ｇ 的组成情况ꎬ并以 Ａ / ( Ａ ＋ Ｔ ) 为纵坐                ＥＮＣ 值越大则密码子偏性越弱ꎬ一般以 ＥＮＣ 的值
    ３   ３  ３                   ３    ３   ３
   标ꎬ以 Ｇ / (Ｇ ＋Ｃ )为横坐标绘制散点图ꎮ                         为 ３５ 时区分密码子偏性强弱( Ｊｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２００８)ꎮ
          ３    ３  ３
   １.２.４ ＥＮＣ￣ｐｌｏｔ 绘图分析  为进一步了解两种梧桐                   本研究中ꎬ两种梧桐叶绿体基因组的 ＥＮＣ 值为 ５０
   碱基组成对密码子偏性的影响ꎬ以两种梧桐叶绿                             左右ꎬ大于 ３５ 表明其密码子偏性较弱ꎮ
   体中各基因的 ＥＮＣ、ＧＣ 值为纵、横 坐 标 做 散 点                         利用在线 ＣＵＳＰ 对各基因密码子不同位置碱
                         ３
                                               ２
   图ꎬ并与 ＥＮＣ 期望值(ＥＮＣ ＝ ２＋ＧＣ ＋２９ / ([ ＧＣ ＋             基的 ＧＣ 含量进行分析ꎬ结果如表 ２ 所示ꎬ不同基
                                   ３          ３
   (１－ＧＣ ) ]) 进行比较ꎬ期望值代表密码子偏性仅                       因的 ＧＣ 含量存在一定的差异ꎬＣ                、Ｃ   与 Ｃ   差
            ２
         ３                                                                         ＧＣ１  ＧＣ２    ＣＧ３
   受碱基组成的影响ꎮ 若基因分布于期望值曲线的                            异较大ꎬ两种梧桐叶绿体编码基因 ＥＮＣ 范围分别
   上方ꎬ其密码子偏性仅受突变影响ꎻ若基因分布于                            为 ３６.９１ ~ ５６.４６、３６.５５ ~ ５８.０４ꎬ且大部分基因的
   曲线下方较远位置ꎬ表明选择是影响密码子偏性                             ＥＮＣ 大于 ４４ꎬ表明叶绿体编码基因密码子偏性较
   的主要因素(牛元等ꎬ２０１８)ꎮ                                  弱ꎮ 美丽梧桐、云南梧桐中 ａｔｐＥ 基因的 ＥＮＣ 值最
   １.２.５ 相对同义密码子使用度分析  为考察同义                         大ꎬ分别为 ５６.４６ 和 ５８.０４ꎬ说明美丽梧桐中编码
   密码子 偏 好 性 情 况ꎬ 以 相 对 同 义 密 码 子 使 用 度              ａｔｐＥ 基因密码子偏性强于云南梧桐ꎬ同时两种梧
   (ＲＳＣＵ)表示特定密码子在编码对应氨基酸的同                           桐叶绿体编码基因 ＧＣ 含量、ＥＮＣ 值之间也存在差
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