茶树氧甲基转移酶基因密码子偏好性分析

作者：谭淳月; 刘勇; 赖章凤; 周子豪; 李明玺^*

来源：江西农业大学学报, 2023, 45(03): 652-662.

DOI：10.13836/j.jjau.2023061

• 茶树
• 氧甲基转移酶基因
• 密码子偏好性
• 最优密码子

【目的】茶树氧甲基转移酶参与多种物质的甲基化进程，催化形成的产物具有抗氧化、抗过敏等多种功效，参与合成的木质素不仅影响茶叶品质而且在茶树抵抗不利生长环境方面也发挥着重要作用。通过对茶树氧甲基转移酶基因（CsOMT）密码子偏好性的分析，明确其密码子使用特性及更适外源表达受体等，为优化基因表达和推进后续育种工作提供理论依据。【方法】利用NCBI获取拟南芥氧甲基转移酶蛋白质序列，通过TPIA网站下载茶树染色体水平基因组的蛋白质序列和编码序列。运用TBtools比对筛选出该基因的CDS序列，运用CodonW、SPSS、MEGA、GraphPad Prism 8等分析软件及程序对该基因密码子进行了密码子使用偏好分析，判断影响密码子偏好性的因素，筛选出最优密码子,分析得到更适合的外源表达受体。【结果】分析该基因碱基组成发现，GC1和GC3平均值分别为51.62%和47.95%,GC2平均值为37.30%，仅第2位碱基偏好性较大，CsOMT密码子CAI平均值为0.211，远小于1，而ENC平均值为55.41，偏大，综合以上参数可知该基因密码子偏好性较弱；中性绘图分析显示GC12与GC3的回归曲线斜率为0.257,R2=0.282 7，表明GC12与GC3相关性较弱；ENC-plot分析显示大多数基因分布在曲线下方，ENC比值的绝对值大于0.05的频率是0.869；从PR2-plot分析图中可以看出多数基因偏离中心点，且T出现的频率高于A,C/G碱基出现的频率差异不大，C碱基出现频率略高。对GC1、GC2、GC3、GCall、ENC等数据进行双变量相关性分析，发现第3位碱基与第1、2位碱基的组成密切相关，而第1位和第2位碱基相关性较低，且ENC值与GC1呈极显著正相关，系数为0.273，说明该基因密码子第1位碱基的成分对密码子偏好性影响较大。通过分析RSCU和ΔRSCU确定了13个最优密码子。筛选出与大肠杆菌、酵母菌、拟南芥、烟草4种模式作物的密码子使用频率差异较大的密码子，个数分别是15个、6个、1个、0个。【结论】CsOMT密码子偏好性同时受选择压力和突变压力的影响，且自然选择压力的影响更大。最优密码子为UUG、GUU、GUG、GCA、CCA、UCU、UCA、AGU、UGC、CAA、AGG,GGA、GGG，偏好使用A/T(U)结尾的密码子。酵母菌和烟草更适合CsOMT做外源表达受体。

• 单位
  江西农业大学