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张颖等
, 2011,
几种果树及拟南芥开花基因
LFY
密码子偏好性分析
,
分子植物育种
(online) Vol.9 No.94 pp.1673-1679 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0094)
1674
相应的同工
tRNA
浓度相关
,
从而有利于翻译的效
率和准确性
)
，其数据支持多来源于单细胞的大肠杆
菌和酵母
(Ikemura, 1985;
吴宪明等
, 2007)
，随着新
的物种被测序，大量的核酸序列和蛋白质序列被发
现，研究发现多细胞生物高度的细胞分化和复杂的
基因表达调控系统使密码子在选择模式上与单细胞
生物存在很大差异，使密码子偏性研究进入新的发
展阶段。
Donal A Hickey
对水稻全基因组密码子进
行了分析，结果表明基因的多样性与其含有的核苷
酸类别相关，特别与
GC
含量相关，同时密码子的
偏好性与基因长度成负相关
(Wang and Hickey, 2007)
。
LFY
(terminal flower)
基因是
PEBPs (phosphate-
dylethanolamine- binding proteins,
磷脂酰乙醇胺结
合蛋白
)
基因家族中的一员，最初是在拟南芥中发
现
LFY
基因在花芽形成过程及花序建成方面起到
重要调控作用
(Shannon and Meeks-Wagner, 1993;
Bradley et al., 1997; Ratcliffe et al., 1998)
，随后在许
多开花植物中发现
LFY
基因，在主要的几种果树中
也陆续发现了
LFY
基因的同源序列，如葡萄
(Carmona
et al., 2002)
、苹果、砂梨、枇杷
(Esumi et al., 2005)
和芒果
(NCBI)
等。果树的花芽分化是开花结果的基
础，开花基因是花芽分化的内在因素，开展花芽分
化相关基因的研究，阐明其表达机理，对利用分子
生物学技术提高果树成花数量和质量具有重要意义。
本论文从生物信息学角度分析果树
LFY
基因的密码
子偏性，为生物进化和异源基因表达提供理论基础。
1
结果与分析
1.1
LFY
基因有效密码子及密码子组成
为了研究不同果树
LFY
基因的密码子使用方
式，把来自
8
种果树及拟南芥的
LFY
基因片段的长
度、
ENC
值、
GC
含量和
59
个密码子的
RSCU
值
分别列表
(
表
1;
表
2)
。由表
2
可知，不同果树
LFY
基因的的
ENC
值为
52.274~56.228
，都在
50
以上，
反映了已知几种果树的
LFY
基因均一性较好，且与
拟南芥的
ENC
值
56.404
相近。同时
GC3s
值进一
步表明了同义密码子使用方式的均一性，表
2
中
GC3s
值范围为
0.526~0.645
，标准偏差为
0.038
，同
样说明这几种果树
LFY
基因均一性较好，偏好性不
强，稍高于拟南芥的
0.497
。
基因的表达水平越高，要求的翻译效率就越高，
同时密码子的偏好性就越高，相反基因的表达水平
越低，要求的翻译效率越低，密码子的偏好性也就
随之降低，所以密码子偏好性的高低可以从一定程
度上反映该基因的表达水平。
CAI
的值越低，基因
越倾向于低水平表达，当
CAI
的值低于
0.25
时，
mRNA
水平与蛋白质水平的相关性很低
(
大多数基因
如此
)
，
CAI
大于
0.5
时，基因为高表达，
mRNA
水
平与蛋白质水平的相关性较高
(Carbone et al., 2003)
。
CAI
值从
0.195
到
0.225
，平均值为
0.212
，其中桃
和甜杏的
CAI
值为
0.195
和
0.197
，最高的甜橙也
只有
0.225
，所以该基因在果树中为低水平表达，
拟南芥的
CAI
值为
0.247
，同样为低水平表达
(
表
1)
。
表
1
开花相关基因
LFY
编码的
GC
含量及有效密码子数
(ENC)
Table 1 The content of GC and ENC values in
LFY
genes in nine species
物种
登录号
ENC
GC3s
GC
GC1s
GC2s
CAI
长度
(bp)
Species
Accession No.
Length (bp)
甜橙
AAR01229.1
54.083
0.582
0.554
0.622
0.444
0.225
1197
Citrus sinensis
桃
ABY78032.1
54.728
0.632
0.565
0.606
0.445
0.195
1248
Prunus persica
葡萄
AF378126.1
52.274
0.594
0.568
0.635
0.461
0.212
1209
Vitis vinifera
芒果
HQ585993.1
53.341
0.526
0.527
0.602
0.435
0.202
1152
Mangifera indica
枇杷
AY551183.2
56.228
0.645
0.569
0.616
0.433
0.201
1227
Eriobotrya japonica
甜杏
AY947465.1
54.761
0.632
0.563
0.602
0.441
0.197
1245
Prunus dulcis
苹果
BAB83097.1
54.797
0.621
0.568
0.620
0.448
0.211
1233
Malus
砂梨
BAD10956.1
55.522
0.618
0.568
0.620
0.451
0.214
1224
Pyrus pyrifolia
拟南芥
DQ447103.1
56.404
0.479
0.522
0.613
0.456
0.247
1263
Arabidopsis aliana