显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子
使用偏好性分析

李　清; 罗永坚; 葛　蓉; 刘　军

文章摘要

李　清，罗永坚，葛　蓉，刘　军.显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用偏好性分析[J].广东农业科学,2022,49(11):162-169

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Analysis on Codon Usage Bias of Chloroplast Genomein Ampelopsis grossedentata

DOI：10.16768/j.issn.1004-874X.2022.11.017

中文关键词: 叶绿体遗传进化密码子使用偏好性显齿蛇葡萄

英文关键词: chloroplast genetic evolution codon usage bias Ampelopsis grossedentata

基金项目:广东省科技计划项目（2020B121201008，2020B020220008）；广州市科技计划项目（202102021008）；广东省农业科学院院长基金（202021）

作者	单位
李　清，罗永坚，葛　蓉，刘　军	广东省农业科学院农业生物基因研究中心 / 广东省农作物种质资源保存与利用重点实验室，广东广州　510640

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中文摘要:

【目的】显齿蛇葡萄（Ampelopsis grossedentata），是葡萄科（Vitaceae）蛇葡萄属（Ampelopsis）中的一种藤本植物，具有良好的药用价值。分析显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用偏好性及其主要影响因素，为其叶绿体基因组学研究、物种保护和种质创新提供参考。【方法】从 NCBI 在线数据库下载完整的显齿蛇葡萄叶绿体基因组序列，并进行蛋白编码序列筛选，再利用 CodonW 软件计算各基因的有效密码子数（ENC）、同义密码子相对使用度（RSCU）及密码子 3 个位置的 GC 含量，最后利用 R 软件计算各参数间的相关性并绘图。【结果】从显齿蛇葡萄叶绿体基因组中共筛选出 59 条蛋白编码序列。总的 GC 平均含量和密码子第 3 位碱基的 GC 平均含量分别为 37.98% 和 29.45%，ENC 值介于 37.39~57.12 之间，表明显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用具有较弱的偏好性。ENC-plot、PR2-plot 及中性绘图分析表明，影响显齿蛇葡萄叶绿体基因组密码子使用偏好性的最主要因素为自然选择。此外，还鉴定出 13 个最优密码子，分别为 UUU、CUA、AUA、UCA、CCA、ACA、 GCA、CAU、GAU、UGA、AGA、GGA 和 GGG。【结论】研究结果为显齿蛇葡萄系统发育及叶绿体基因组密码子进化研究提供参考。

英文摘要:

【Objective】Ampelopsis grossedentata belongs to Ampelopsis of the Vitaceae family and it has great medicinal value. The chloroplast genome codon usage bias of A. grossedentata and its main influencing factors are analyzed with a view to providing a reference for chloroplast genomics research, species protection and germplasm innovation of A. grossedentata.【Method】The complete genome sequence of A. grossedentata chloroplast was downloaded from the NCBI online database, and the protein coding sequence was screened. The effective number of codons (ENC), the relative synonymous codons usage (RSCU), and the GC content of the three codons of each gene were calculated by using CodonW software. The correlation between the parameters was calculated and mapped by R software.【Result】A total of 59 protein coding sequences are screened from the chloroplast genome of A. grossedentata. The total average GC content and average GC content of the third base of the codon are 37.98% and 29.45%, respectively. The ENC value ranges from 37.39 to 57.12, suggesting that the chloroplast genome codon use of A. grossedentata has a weak bias. ENC-plot analysis, PR2-plot analysis and neutral plot analysis reveal that natural selection is the most important factor affecting the codon usage bias of the A. grossedentata chloroplast genome. In addition, 13 optimal codons are recognized, including UUU, CUA, AUA, UCA, CCA, ACA, GCA, CAU, GAU, UGA, AGA, GGA and GGG.【Conclusion】The study results provide references for phylogeny and evolution of chloroplast genome codon in A. grossedentata.

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