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[香樟树]桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分

发布日期:2019-09-07 06:54:42
  分析樟树的队列GSP叶绿体基因组,本研究采用CodonW,浮雕,R语言和其他软件和系统地分析使用模式和53喜好节目桉树叶绿体的基因组。果表明叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82和59.30之间,表明密码子偏好低。相对使用率分析同义词(RSCU)显示有32个密码子在A和U终止一个RSCU> 1,图28,香樟树指示所述第三密码子优选的是使用碱A和U中性映射分析显示,GC3和GC12之间的相关性不显著并且所述回归直线的斜率为0.049,这表明密码子的优先选择主要受自然选择。ENC图分析显示大多数基因低于曲线,表明选择是影响密码子偏好的主要因素。
  研究显示,共9个密码子(UUU,CUU,UCA ACA UAU,AAU,GAU,UGA GGA)被确定为叶绿体基因组的最佳密码子。码相同氨基酸的不同密码子称为同义密码子。生物体中,同义密码子的出现是非随机的,即物种通常更喜欢使用一种或多种特定密码子。种现象称为密码子利用偏差(CUB)。(Grantham等,1980,Marín等,1989)。码子使用模式的分析揭示了基因调控,基因表达,次级蛋白质结构和分子生物学的选择性转录。中,在不同生物的优选密码子使用的突变和自然选择压力的结果(Duret的Mouchiroud,1999; Gu等,2004;镁德法里亚斯,2006)。用不同物种对密码子的使用可以提高蛋白质表达的效率和准确性(Gerrit Diarmaid,2016,Lee等,2009)。绿体是植物活动的代谢中心,在光合作用和植物生物合成中起重要作用(Neuhaus Emes,2000)。绿体基因组栽小规模,多拷贝数和在分子水平上的许多基因的功能得到遏制,已成为研究的热点在生物学领域(Xu等,2011) 。草的叶绿体基因组(筱崎等,1986)和帝遣(大山等人,1986年)(地钱)于1986年目前公布的第一次,拟南芥(Sato等人,1999年),水稻(Oryza sativa)(平冢等,1989)和草莓(草莓)(程)被列入NCBI网站上的细胞器的基因组数据库。人,2017)和悬疑连翘(Wang等人,2017)等,提供了关于约800株植物的叶绿体基因组的完整信息。界上有250至300种芸苔属,中国约有46种,主要分布在各省和南部地区。些植物不仅可用于提取精油作为化学品和药品的重要原料,还可用于重要的木材品种,如家具,建筑和雕塑。于苋属的代表植物,樟树是材料,药剂物质,香料,油,绿色建筑和生态文化,这是在开发和使用是非常有用的组合。等人。(2017)表明,桉树叶的叶绿体基因组有152 570碱基对的长度和四链体结构存储的特征:总共40层重复结构和83次简单重复在编码区和非编码进行检测。前,尚无关于桉树绿体密码子使用偏好的报道。这项研究中,我们分析了53个基因桉树的基因组密码子使用偏好叶叶绿体,并揭示出影响密码子偏爱,而寻找最佳密码子的最重要因素是蓼科叶绿体的基因组学。究的基础。桉树等植物蓼的叶绿体基因组信息是从NCBI数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下载。树叶绿体基因组序列的GenBank登录号为MF156716.1,编码蛋白质的总共83个基因序列被注释。了避免在密码子优先的计算样品偏压,除去重复序列后,获得具有较高编码区53个基因序列和300bp的ATG作为起始密码子和TAA,TGA或TAG作为终止密码子。
  以后分析。好CodonW1.4.2密码子(http://sourceforge.net/projects/codonw)和Excel 2013分析来计算密码子出现的(CN)的数量和有效数量的密码子(有效数量的密码子)。

桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分析_no.36

  ENC)(2002年11月)和同义词的相对使用(RSCU)(Sharp Li,1986)。EMBOSS风口浪尖程序(http://imed.med.ucm.es/EMBOSS/)用于在桉树叶和GC含量的叶绿体基因组的基因的总GC含量分析到第一,第二和第三密码子位置。分别由GCall,GC1,GC2和GC3表示。GC3S代表同义词密码子的3位的GC含量。用R语言中性映射分析中性映射的作用是初始地确定所选内容的效果相关,并从枸杞L.叶绿体的基因组中每个基因的某些参数的意义进行分析或密码子使用偏好的突变。Origin 9.1软件中,绘制散点图并执行直线拟合分析。由直线拟合,当回归系数接近1的分析,表明GC12和GC3之间的相关性是显著,所述基础组合物的密码子是不是在三个位置与所述不同密码子偏好的主要决定因素是突变。回归系数接近于0,GC12和GC3之间的相关性是不显著,这表明在密码子的三个位置的基体的组成是不同的,密码子使用更受选择。ENC绘图分析ENC绘图用于分析突变在密码子使用模式中的作用。实际值与预期ENC ENC值之间的差为低,则表明该突变对密码子的偏好有较大的影响,相反,它是影响密码子偏好的主要因素。外,可以基于ENC值的水平推断密码子偏好的强度。ENC值的理论范围在20到60之间。越小,偏好越强。ENC值是20和60的两个极值时,这意味着同义密码子具有完全偏好或没有偏好。R中绘制二维散点图,并在图中构建ENC值的所需曲线。图分析PR2为了避免在密码子分析PR2通路径的3位AT和GC之间的不平衡的突变使得由四个密码子编码的密码子的只有第三位置。T,C和G四个碱基的组成(Sueoka,1999)绘制成A3 /(A3 T3)|的值。4和G3 /(G3 C3)| 4.在其中 “| 4” 表示在四个密码子的氨基酸,其为丙氨酸,精氨酸(CGA,CGT,CGG,CGC),甘氨酸,亮氨酸(CTA,CTT,CTG,CTC)脯氨酸,丝氨酸(TCA,TCT,TCG,TCC),苏氨酸和缬氨酸。
  PR2绘图图的中心点是A = T,C = G,这里发出的矢量表示基本位移的程度和方向。佳分析密码子排序的53个基因的最小先前筛选以在两端所选择的基因库中最大的,10%的ENC值和减去的上下基因池的相应密码子RSCU值。得ΔRSCU并选择ΔRSCU密码子> 0.08作为高表达密码子。ROCE高频率的密码子在前面的分析中结合ΔRSCU> 0.08的最高表达的密码子的结果值大于1,以确定最佳的密码子(胡沙霎等人,2016年洛宏和al。2015)。

桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分析_no.62

  
  设和使用MAFFT 7.397(斯坦德利加藤,2013)进化树分析(https://mafft.cbrc.jp/al​​ignment/software/)从其他八个序列多序列桉树基因组蓼科物种分析。择银杏和云杉作为户外团体。过BioEdit手动校正比对结果,并在MEGA7.0中引入以使用邻接(NJ)构建系统发育树。用Bootstrap方法重复结果1,000次。用CodonW 1.4.2(表1)分析了桉树叶叶绿体基因组中53个候选基因的密码子组成。表1中的结果表明,平均GC含量是39.1%和分布的趋势是GC1(46.81%)> GC2(38.77%)> GC3(31.77%),表明GC在三个密码子位置不均匀分布。三密码子优选的碱A和U.的ENC叶绿体基因组从36.82不等59.3和其中大部分是高于45,表明叶绿体基因组的密码子的优先很弱的图1的结果显示密码子的具有大于1的值RSCU的数量为34。这些中,碱在第三位置的数目为U,A和G分别16,图13和2,其中包括U和A是叶绿体基因组密码子的优选碱基。53个基因的GC含量,和CNE CN(表2)之间的相关性分析表明,GCALL被显著与GC1,GC2和GC3,GC1但相关电平,GC2和GC3相关是不重要。ENC和GC3之间的相关系数为0.27,这显着相关,表明密码子使用的偏好受到第三碱基的极大影响。
  CN与GC3和ENCs显着相关,表明对GC3和密码子的偏好受基因序列长度的影响。过中性映射(图2)分析的结果表明,GC12分布范围和GC3相对集中,从0.343 1〜0.545 8的GC12和GC3至0.224 4〜0.521 4.系数GC12和GC3之间的相关性是0.143和回归系数为0.049,表明两者之间的相关性不是密码子的第三,第一和第二位置的演变的significative.Le模型可以是不同的。此,桉树叶绿体基因的密码子偏好主要受选择的影响。3示出,大部分基因是预期的曲线之下,表明ENC的实际值与ENC的期待值之间的差高,表明密码子的优先叶绿体基因组受到的影响更大。后通过在PR2图上绘图来分析叶绿体基因组的密码子偏好的影响(图4)。
  使用四种碱基A,T,C和G的频度,即A = T,G = C,密码子使用偏好不受选择和突变( Sueoka,2001)。4示出的基因位点中的四个区域的分布是不均匀的,并且位置在左上角的数目是更重要的,这表明密码子以第三基座和的选择优选基础A的使用频率更高。T,碱C的使用频率高于G.因此,可以推断选择是影响叶绿体基因组密码子偏好的主要因素。序的53个候选基因ENC值之后,在两端分别选择的基因的10%到建立基因的高表达和低表达的池,则RSCU值在表达式的两个池和的值的密码子计算两组中的ΔRSCU。(表3):最后,26个密码子被鉴定为叶绿体基因组的高表达密码子。析了26个密码子的第三个碱基,其中5个以U结尾,5个在A中,6个在10和10个在C和G中。合在图1中26的高表达和高频32的密码子的密码子,选择两者的公共区域和被确定的最优密码子9种桉树叶绿体基因组,即UUU,CUU, UCA,ACA,UAU,AUA,GAU,UGA,GGA。中,所有的密码与U或A的叶绿体基因组序列的比较结束透露密切相关的物种群体之间的亲缘关系和明确的植物模型的演变(Kim等人,2015年) 。了解在蓼属植物的进化关系和桉树的规则,在系统发育树,桉树和八个种桉树的其他叶绿体基因组序列构建。5的结果显示,蓼科属的叶绿体的基因组被分组为不同于外部基团的分支。于桉树和深水叶绿体的基因组密切相关,它们都属于桉树属。

桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分析_no.18

  此假设它们可具有相似的密码子偏好谱。过应用相同的方法将中性映射叶绿体基因组神水(图6)和跟踪ENC(图7),回归系数GC12和GC3接近于0(0.053),同样在的过程中ENC情节。分基因低于预期曲线,均表明选择是影响深水叶绿体基因组中密码子偏好的主要因素。类似于桉树分析的结果,表明自然选择因子或芸苔属桉树对叶绿体基因组的密码子的优先选择具有更大的影响。
  义词的密码子具有用于不同物种之间和在相同espèce.Les高表达的基因通常具有最佳的密码子以及它们用于密码子偏好通常更强(Ghaemmaghami等人,2003不同基因之间使用偏好; Goetz的Fuglsang 2005年,Ingvarsson 2007)。过周腌研究等人(2008年b)发现,在植物的叶绿体基因组的密码子的端部的碱基优选A或T.本研究表明,香樟树GC3没有显著与相关GC1和GC2位于叶绿体基因组的桉树叶基因组中,GC3比率是三者中最低的。)(桂花金等,2014),中国杉(杉木)(郑委囗等,2016)和柿(柿)(傅建民,等人,2017年)和其他偏好研究植物密码子是一致的。码子优先的原因是受多种因素影响,其中最重要的突变和自然选择的异常(Rao等人,2011),在基础组合物中的差异(Romero等人,2000)基因编码结构(Rao et al。2011),tRNA丰度(Novoa Pouplana,2012)等因素也会影响其偏好。

桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分析_no.40

  中,tRNA表达丰度最高,相应的密码子偏好更高(Duret 2002,Hershberg Petrov 2008)。
  这项研究中,密码子的碱基组成和密码子相关系数进行了研究,在三个不同的位置在桉树的基因组离开叶绿体基因组中性分析,分析ENC PR2情节和情节后,选择是为了影响桉树叶片的叶绿体基因组。码子偏好的主要因素,突变对密码子偏好几乎没有影响。植物的叶绿体基因组密码子的偏好,如陆地棉(上名照等,2011),黍分析(刘辉等人,2017年),油茶(王Pengliang等,2018)从类似地,获得了与本研究类似的结果。而,在使用拟南芥叶绿体基因组密码子和杨树(周等人,2008年a,b)中的研究中,突变是主要的影响因素。以看出,植物密码子的偏好受几个因素的影响,影响不同植物密码子偏好的主要因素也不同。

桉树叶片叶绿体基因组的优先密码子分析_no.90

  强阳性选择和突变应力趋向于形成大量的最佳密码子,而进行纯化和相对纯的突变应力最佳密码子的数目是相对低的(Hershberg Petrov的,2008;宋汇等。2015)。这项研究中,高短语密码子的高频率的密码子和分析合并筛选桉树新叶绿体的基因组中的最优密码子,并且这些密码子全部由碱基A和U.完成对蒺藜苜蓿(Yang Guofeng et al。2015)和水稻(Zhou等,2008a)等植物的研究是一致的。系统发育树中,分枝种类越长,进化速率越快。统发育树的异质毛竹(Phyllostachys pubescens)是自发的,分枝相对较长。是前人在进化和其他方面所发现的。科的孤立物种的视线是一致的(Hinsinger Strijk,2017)。时,我们发现密码子和桉树神水的偏好主要是由选择的影响,这表明更亲属是窄,最优选的密码子可以是相似的。项研究将提高靶基因的表达在今后的效率发挥了重要作用,而叶绿体基因组的密码子的分析蓼样为未来的系统发育研究的重要基础被子植物(Moore等,2007,Ruhfel等,2014)。)。
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