竹节参转录组使用密码子偏好性分析

梁娥 齐敏杰 丁延庆

摘要：竹节参是我国珍稀濒危中药材，研究其基因密码子使用模式，可为利用基因工程技术实现人参皂苷异源生物合成及竹节参分子育种改良提供理论依据。以竹节参转录组测序结果为数据来源，筛选编码蛋白基因序列（coding sequence，简称CDS）碱基数不小于300 bp的 11 199 条完整开放阅读框序列作为研究对象，利用Codon和SPSS软件分别统计竹节参基因密码子GC含量、密码子第3位的（C+G）含量（GC3）和密码子第1、第2位（G+C）含量的平均值（GC12）、同义密码子的相对使用度（RSCU）、有效密码子数（ENC）等密码子偏好性指标，通过中性绘图（GC12 vs. GC3）、PR2绘图和ENC-GC3s绘图分析影响竹节参密码子使用模式的因素。结果表明，竹节参基因的平均GC、GC12和GC3s含量分别为44.67%、46.97%和39.80%，其密码子使用模式受到突变和选择等多重因素的影响，确定了31个竹节参最优密码子，除了UUG外，其余最优密码子均以A或T结尾。竹节参密码子使用模式与大肠杆菌和酿酒酵母相比差异较大，选取毕赤酵母作为竹节参基因的异源表达宿主更为合适。

關键词：竹节参;转录组;密码子使用模式;最优密码子

中图分类号： Q755;S567.5+10.1  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）02-0059-05

遗传密码子是生物体DNA与蛋白质之间信息传递的基本单位，具有简并性，即同一氨基酸有多个对应的密码子，编码同一种氨基酸的密码子叫作同义密码子，同义密码子在同一物种不同基因间或不同物种内的使用频率大有不同，这种不均衡使用模式称为密码子使用偏好性，通常把使用频率较高的一种或几种同义密码子称为最优密码子[1-2]。……