方格星虫线粒体全基因组密码子偏好性分析

作者：韩春丽; 杨果豪; 李天香; 王健宇; 熊忠萍; 许尤厚; 朱鹏; 杨家林^*; 王鹏良^*

来源：南方农业学报, 2023, 54(09): 2604-2613.

• 方格星虫
• 线粒体
• 基因组
• 密码子偏好性
• 自然选择

【目的】探讨方格星虫线粒体基因组密码子偏好性，明确自然选择和基因突变对其密码子偏好性的作用，并充分利用密码子偏好性的特点，为方格星虫分子遗传改良提供科学依据。【方法】根据方格星虫线粒体基因组序列，选取长度大于300 bp且以ATG开头的10个非重复基因序列为研究对象，运用CondonW 1.4.2分析方格星虫线粒体基因组密码子偏好性参数，通过中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析及对应分析明确方格星虫线粒体基因组密码子偏好性形成的主导因素，并依据高频密码子和高表达密码子筛选出方格星虫线粒体基因组最优密码子。【结果】方格星虫线粒体基因组密码子的GC含量因位置而异，GC1、GC2和GC3的平均值分别为51.06%、40.19%和47.11%,GC含量平均值为46.12%;ENC、CAI和CBI的平均值依次为50.022、0.150和-0.023;RSCU>1.00的同义密码子有31个，以A或C结尾的密码子占87.10%。中性绘图分析结果表明，GC12与GC3无相关性，相关系数为0.05;ENC-plot分析结果表明，全部参试基因均位于标准曲线下方，说明方格星虫线粒体基因组密码子偏好性以自然选择为主导；PR2-plot分析结果表明，除ND6基因位于左侧x轴上外，其余9个参试基因全部分布在坐标系的第二象限；对应分析结果表明，前4轴的贡献率分别为23.86%、14.96%、12.21%和10.82%，在构建的平面坐标系内细胞色素C类基因分布相对集中，而NADH还原酶类基因分布较分散。依据方格星虫线粒体基因组的高频密码子和高表达密码子，最终确定GUA、CUC、CAC、CUU、AUU、CCU、GCA、AAC及GAA为方格星虫线粒体基因组最优密码子。【结论】方格星虫线粒体基因组密码子偏好性较弱，偏好于A/C结尾的密码子；自然选择在方格星虫线粒体基因组密码子偏好性形成中占主导地位。因此，可根据宿主线粒体基因组密码子偏好性优化外源基因，以提高其表达效率，加速方格星虫品种的遗传改良。

• 单位
  北部湾大学