兰科ABI3基因的密码子偏性分析OACSTPCD

密码子偏性是影响外源基因表达的重要因素,也是反映基因家族进化的关键线索之一.兰科植物是植物保护中的"旗舰"类群,且多数物种具有药用和观赏价值,但种子不易萌发,而ABI3(abscisic acid insensitive 3)基因是ABA信号转导的中心调控因子,是调控植物种子萌发的关键因子.因此,深入研究兰科ABI3基因密码子偏性,可为解析该基因功能、优化密码子组成奠定基础.本研究以拟南芥ABI3基因为探针,从公共数据库(NCBI)筛选出45条兰科植物ABI3基因,通过CodonW、SPSS、MEGA等生物信息学程序对其进行密码子使用模式和偏好性分析.相关参数分析结果表明,该基因的ENC(effective number of codon)值范围分布为40.84～58.46,其中大于52的占82.2％,CAI(codon adaptation index)平均值为0.203,远小于1,表明ABI3基因的密码子偏性相对较弱;中性绘图分析显示,GC12与GC3的回归曲线的斜率为0.6103,R2=0.7928,P<0.05,有极高的相关性,这暗示着碱基组成对密码子偏性具有重要的影响;ENC-plot分析中,所有基因ENC值都低于期望值,但相差不大,说明兰科ABI3基因密码子主要受碱基突变的影响,同时也受选择压力等其他因素影响.奇偶偏好性分析显示,大多数基因分布在平面图的右侧区域,密码子第3位A/T(U)的使用频率高于G/C.通过RSCU和ΔRSCU分析确定了26个最优密码子,其中以A/T(U)结尾的密码子有14个,以T(U)结尾的密码子有10个,说明兰科植物ABI3基因相对偏好使用A/U结尾的密码子,尤其偏好使用T(U)结尾的密码子,这与大多数单子叶植物密码子使用偏好不同.本研究可为兰科植物ABI3基因的系统发育、功能解析、提高ABI3基因表达效率提供理论基础,同时可为促进植物密码子生物学研究及外源基因改良提供参考.