对五种毒葛（Toxicodendron vernicifluum）样本的叶绿体基因组密码子使用模式进行分析和比较

《BMC Genomics》：Analysis and comparison of chloroplast genome codon usage patterns in five accessions of Toxicodendron vernicifluum

本研究分析漆树（Toxicodendron vernicifluum）五个接入点的叶绿体基因组密码子偏好，发现均呈现高A/T含量和A/T结尾密码子偏好，自然选择是主要驱动因素，并评估了拟南芥、杨树和酿酒酵母作为异源表达宿主的潜力。

　　

摘要

背景

叶绿体（cp.）是植物和藻类的光合器官，负责获取必需的能量。它拥有相对独立的遗传物质、高度保守的结构、较小的基因组大小以及较低的突变和重组率。因此，叶绿体基因组在阐明物种的起源、进化和系统发育关系方面起着至关重要的作用。Toxicodendron vernicifluum属于漆树科（Anacardiaceae），是中国云南省、四川省和贵州省重要的特用经济林树种。密码子偏好是原核生物和真核生物基因组中的一个普遍现象，其形成主要受自然选择和突变压力的影响。研究植物叶绿体基因组的密码子偏好有助于确定叶绿体基因工程中的最佳密码子设计和载体设计。

结果

对五个样本的叶绿体基因组中的密码子使用模式进行分析后发现，它们之间存在高度相似性。所有五个样本的碱基组成相似，A/T含量较高而G/C含量较低，并且偏好以A/T结尾的密码子。在每个样本的叶绿体基因组中都鉴定出了6个最优密码子，这些密码子的结尾都是A/T。根据ENc-plot、PR2-plot和中性性分析（neutrality-plot），T. vernicifluum的密码子偏好形成受到多种因素的影响，其中自然选择是主导因素。Arabidopsis thaliana、Populus trichocarpa和作为异源表达宿主，具有潜在的价值，可用于基因的转化。

结论

本研究强调了五个样本叶绿体基因组在密码子使用模式上的显著相似性，这种相似性是由自然选择驱动的。通过研究这些样本的密码子偏好，有助于了解的基因表达特性并阐明其遗传进化规律。我们的结果为叶绿体基因的进化分析和转基因研究提供了重要的理论基础。