滇楸叶绿体基因组密码子偏好性分析

作者：李江飞; 李熙颜; 王瑜; 颜廷雨; 孙继伟; 蔡年辉; 陈诗; 许玉兰^*

来源：基因组学与应用生物学, 2022, 41(04): 843-853.

DOI：10.13417/j.gab.041.000843

• 滇楸
• 叶绿体
• 基因组
• 密码子偏好性
• 最优密码子

为分析滇楸(Catalpa fargesii)叶绿体基因组密码子的使用模式，本研究以滇楸叶绿体基因组密码子为研究对象，筛选出了38条蛋白编码序列，并利用CodonW和CUSP在线软件对其进行了中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：滇楸叶绿体基因组密码子平均GC含量为39.03%,不同位置上的GC含量依次是GC1(47.51%)>GC2 (40.80%)>GC3(28.78%),说明叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾；其有效密码子数(effective number of codons, ENC)的范围为34.93～55.78,平均值为46.61,有25个ENC值大于45,表明其密码子的偏好性较弱；同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage, RSCU)分析表明，RSCU>1的密码子中有30个以A或U作为结尾，说明其密码子偏好以A和U结尾；中性绘图分析显示，GC12和GC3的相关性不显著，GC12和GC3的相关系数和回归系数分别为-0.023 0和-0.025 5,说明选择对密码子使用偏好性有重要影响；ENC-plot分析显示大部分基因分布于标准曲线下方，且ENC频数比值在-0.05～0.05的有13个，表明其密码子偏好性主要受选择的影响；在PR2-plot分析中，滇楸叶绿体基因组中大部分基因分布于平面图的右下方，即T>A和G>C,表明除核苷酸组成外还有其他因素影响其密码子使用偏好。进一步对应性分析发现第一轴的贡献率为15.21%,第二轴的贡献率为13.20%,第三轴、第四轴的贡献率分别为8.82%和7.35%,累计前四轴的贡献率为44.58%,与ENC的相关性达到显著水平，上述分析结果表明滇楸的叶绿体基因密码子偏好受到选择和突变因素的影响。最终UUU,UUA,CUU等15个密码子被确定为滇楸叶绿体基因组的最优密码子，显示出强烈的偏向于NNA和NNU密码子的高代表性。本研究为今后开展滇楸叶绿体基因工程、遗传多样性分析、种源鉴定等研究提供参考依据，同时也为梓属叶绿体基因组进化机制研究提供理论基础。

• 单位
  西南林业大学