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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)
1677
1.3
LFY
基因密码子使用频率的差异
根据表
3
中各物种密码子的相对使用频率
(RSCU)
，利用
SPSS
分析软件中的欧氏距离算法，
对几种果树及拟南芥的
LFY
基因的密码子偏好进
行了计算
(
表
4)
和聚类分析
(
图
1)
。各物种间的距离
系数能够体现它们在密码子使用上的相似度，由表
4
可知，桃和甜杏的距离最小，为
1.240
；苹果和砂
梨的距离也较小，为
1.313
；而拟南芥与所有果树
的距离都较大，这一结果与图
1
的结果相符。基于
LFY
蛋白质序列构建的系统发育树的分支结果与
图
1
的结果相一致，说明密码子的偏性差异与物种
的亲缘关系存在一定的相关性，亲缘关系越近，密
码子偏性差异越小。
表
4 8
种果树及拟南芥的
LFY
基因序列登录号
Table 4 The accession number of
LFY
genes of fruit tree and
Arabidopsis thaliana
编号
序列登录号
物种
No.
Accession number
Species
1
AAR01229.1
甜橙
Citrus sinensis
2
ABY78032.1
桃
Prunus persica
3
AF378126.1
葡萄
Vitis vinifera
4
HQ585993.1
芒果
Mangifera indica
5
AY551183.2
枇杷
Eriobotrya japonica
6
AY947465.1
甜杏
Prunus dulcis
7
BAB83097.1
苹果
Malus
8
BAD10956.1
砂梨
Pyrus pyrifolia
9
DQ447103.1
拟南芥
Arabidopsis thaliana
2
讨论
密码子使用偏性产生的生物学基础目前还不
太清楚，关于偏性与翻译效率也有一些不同的看
法，
Kanaya
等
(2001)
通过
5
个真核生物
(
酵母
,
线虫
,
果蝇
,
非洲爪蟾和人
)
的密码子使用模式进行对比
发现，密码子偏性有可能和基因组中的
isochore
结
构和含
GC
二核苷酸的密码子使用有关；在植物中
密码子的偏性分析也得到了类似的结论
(Murray et
al., 1989)
；
zhang
和
Li (2004)
认为基因表达的水平
是决定密码子使用偏好的主要因素。
图
1
基于
LFY
基因密码子编码氨基酸的相对使用频率聚类
Figure 1 Analysis dendrogram of RSCU for
LFY
genes by
cluster
在分析
GC
含量的研究中，以
60%
为一个分界
点，高于
60%
的为高
GC
含量，低于
60%
为低
GC
含量
(Wang and Hickey, 2007)
。本文对几个果树开花
基因
LFY
的密码子进行偏性分析，发现几种果树的
LFY
基因的
GC
含量均低于
60%
，和拟南芥一起属
于低
GC
含量基因
(Wang and Hickey, 2007)
。
LFY
基
因中密码子
RSCU
值大于
1
，同时偏好一致的氨基
酸所对应的密码子有如下几种：编码氨基酸
Phe
的
密码子
UUC
、编码氨基酸
Leu
的密码子
UUG/CUU
、
编码氨基酸
Tyr
的密码子
UAC
、编码氨基酸
Gln
的
密码子
CAG
、编码氨基酸
Arg
密码子
AGG
、编码
氨基酸
Thr
的密码子
ACG
、编码
Lys
的密码子
AAG
、
编码氨基酸
Val
的密码子
GUG
、编码氨基酸
Glu
的
密码子
GAG
、编码氨基酸
Gly
的密码子
GGG (
表
2)
，与拟南芥的密码子偏好特征不同
(
拟南芥中
LFY
基因多偏好以
AU
结尾的密码子
)
。
基因完整编码序列中的密码子用法在生物界
广泛存在，是分子进化中的一种重要现象。密码子
是携带
DNA
遗传信息的最小单位，从密码子偏性
的特征角度可以对基因甚至物种的进化关系进行
推测，不同物种或同一物种的不同基因对密码子的
使用模式即密码子偏性有所不同，这种差异与物种
亲缘关系存在密切关系，亲缘关系越远，密码子偏
性差异大，亲缘关系近则差异小
(
吴宪明等
, 2007;
赵薇等
, 2010)
。在本文中几种果树密码子偏性之间