Page 35 - 《广西植物》2020年第7期
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７ 期 唐向民等: 栽培大豆和野生大豆线粒体基因组密码子使用偏性的比较分析 ９ ３ １
Ａ. 栽培大豆ꎻ Ｂ. 野生大豆ꎮ
Ａ. Ｇ. ｍａｘꎻ Ｂ. Ｇ. ｓｏｊａ
图 ３ 线粒体基因的 ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 分析
Ｆｉｇ. ３ ＰＲ２￣ｐｌｏｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｇｅｎｅ ｉｎ Ｇｌｙｃｉｎｅ
位 ４ 种碱基的使用频率理论值相等ꎬ即 Ａ ＝ ＴꎬＣ ＝ 有自身的遗传表达系统ꎬ但大多数定位于线粒体
Ｇꎮ Ａ 和 Ｔ 以及 Ｇ 和 Ｃ 的使用频率不均衡性ꎬ表 的功能蛋白( >９５％) 是由核基因编码的( Ｇｉｅｇé ｅｔ
明两种大豆线粒体基因组密码子的使用偏好性由 ａｌ.ꎬ ２００５)ꎮ 由于其含有相对独立的细胞质遗传
突变和选择等因素共同影响ꎮ 信息ꎬ故线粒体基因组亦在揭示物种间亲缘关系
２.５ 最优密码子分析 和物种进化等方面具有重要价值ꎮ 通过比较核基
对栽培大豆和一年生野生大豆线粒体基因组 因和线粒体基因在密码子使用模式上的差异ꎬ可
各编码序列的 Ｎｃ 值进行排序ꎬ分别从两极各选出 以预测真核生物核糖体在细胞内的定位ꎮ 此外ꎬ
８ 个基因构建高、低表达组ꎮ 按组计算各基因同义 研究线粒体密码子的使用特征可以更好地了解线
密码子的 ＲＳＣＵ 值ꎬ并根据对高表达密码子和高频 粒体基因组的进化过程及主要影响因素ꎮ
率密码子的定义ꎬ最终确定了栽培大豆和野生大 同义密码子的使用偏好性是物种长期演化的
豆 ＴＴＴ、 ＴＴＡ、 ＣＴＴ、 ＡＴＴ、 ＧＴＡ、 ＴＣＣ、 ＣＣＴ、 ＡＣＴ、 结果ꎬ形成这种偏好性的主要动力是自然选择和
ＡＣＡ、 ＧＣＴ、 ＣＡＡ、 ＡＡＴ、 ＡＡＡ、 ＧＡＴ、 ＧＡＡ、 ＣＧＴ、 突变(Ｄｕｒｅｔꎬ ２００２)ꎮ 突变和选择等多重因素共同
ＡＧＡ、ＧＧＴ１８ 个共有的最优密码子ꎮ 此外ꎬ确定了 影响了大豆线粒体基因密码子使用偏好性的形
ＣＡＴ 和 ＣＧＡ 为栽培大豆的最优密码子ꎻＧＴＴ、ＴＧＴ 成ꎮ 比较栽培大豆和野生大豆的 ＥＮＣ￣ｐｌｏｔ、中性绘
和 ＧＧＡ 为野生大豆的最优密码子ꎮ 以上最优密 图和 ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 等分析ꎬ结果暗示了它们具有相似
码子中以 Ａ 结尾有 ９ 个ꎬ以 Ｔ 结尾的有 １３ 个ꎬ以 Ｃ 的密码子使用模式ꎬ这是因为两个物种在进化和
结尾的有 １ 个ꎬ没有以 Ｇ 结尾的最优密码子ꎮ 暗 亲缘关系上较近(Ｇｒａｎｔｈａｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９８０)ꎮ 但两个
示了大豆线粒体基因组偏好于使用 Ａ 或 Ｔ 结尾的 物种在密码子使用模式上也存在一定的差异ꎮ 按
密码子(表 ４)ꎮ 同一标准判断它们有相同的最优密码子ꎬ也有各
自不同的最优密码子ꎮ
３ 讨论与结论 本研究确认了栽培大豆的 ２０ 个和野生大豆的
２１ 个最优密码子ꎮ 其中 １８ 个最优密码子为两个
根据内共生理论ꎬ线粒体由 ɑ￣蛋白质细菌祖 物种共有ꎬ且多以 Ａ 或 Ｔ 碱基结尾ꎮ 栽培大豆和
先进化( Ｒｏｇｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 作为半自主型的细 野生大豆的线粒体编码基因在密码子第 ３ 位的
胞器ꎬ线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所ꎬ其 ＧＣ 含量分别为 ４１.６４％、 ４１.９２％ꎮ 这与许多高等
