遺傳密碼又稱密碼子，編碼同種氨基酸的密碼子稱為同義密碼。同義密碼子提供了基因表達和蛋白質(zhì)進化間的聯(lián)系，維持著生物體遺傳密碼的功能完整性。密碼子的使用頻率不同，有的密碼子使用頻率高于其他同義密碼子，形成了密碼子偏好性。不同物種密碼子偏性不同，但同一種物種或者親緣關(guān)系相近的物種間卻使用了相似的偏好性。密碼子偏好性的使用在基因表達水平、共翻譯蛋白質(zhì)折疊、mRNA的穩(wěn)定性等，反映了翻譯優(yōu)化中突變偏好與自然選擇的平衡，因此研究物種密碼子偏好性，為探究物種的進化模式與其在系統(tǒng)發(fā)育史上的地位提供依據(jù)。

葉綠體是植物特有的細胞器，具有高度的保守性及較低的進化率，是研究植物條形碼最有潛力的基因序列，在植物系統(tǒng)進化、物種鑒定等方面廣泛應(yīng)用。完整的葉綠體基因組為認識進化和自然選擇提供機理性的啟示。不同基因組有其特有的密碼子使用模式，密碼子使用模式的分析有助于理解生物體適應(yīng)性及其在系統(tǒng)發(fā)育進化史的地位，有益于基因表達水平的調(diào)控與基因的改造。

芒果是著名的熱帶水果，享有“熱帶水果之王”之美稱。外觀秀麗、果香四溢，含有豐富的維生素、蛋白質(zhì)、胡蘿卜素等，營養(yǎng)價值極高，深受大眾的喜愛，是南方熱區(qū)果農(nóng)增值創(chuàng)收的主要水果之一。目前為止尚未發(fā)現(xiàn)芒果密碼子使用偏好性相關(guān)方面的研究報道，本研究通過對芒果葉綠體基因組密碼子組成及相關(guān)參數(shù)進行分析，首次闡明芒果密碼子使用偏好性的特點，確定芒果葉綠體基因組的最優(yōu)密碼子及密碼子偏好性發(fā)生的因素，為芒果資源保護、性狀改良及葉綠體基因組的應(yīng)用和研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基因序列

芒果葉綠體基因組共60個基因序列。為保證結(jié)果的準確性，剔除重復(fù)且長度小于300bp的編碼序列，選擇以ATG為起始密碼子，以TAA、TAG、TGA為終止密碼子的序列，最終選出55條序列進行分析。

1.2 中性繪圖分析

統(tǒng)計密碼子3個位置上的GC含量，以GC12為縱坐標(biāo)，GC3為橫坐標(biāo)繪制散點圖進行相關(guān)性分析。

1.3 相對同義密碼子使用度分析

利用CodonW軟件對相對同義密碼子使用度進行分析。RSCU表示一個密碼子的實際使用頻率與無偏好性時理論使用頻率間的比值。RSCU1時，表示該密碼子的使用頻率高于其他同義密碼子；當(dāng)RSCU=1時表示該密碼子沒有偏好性。

1.4 ENC-plot繪圖分析

以有效密碼子ENC為縱坐標(biāo)，GC3s為橫坐標(biāo)，繪制散點圖，計算公式：ENC=2+GC3s+29/[GC3s²+（1-GC3s）²]。結(jié)合ENC比值頻率對差異進行量化分析。

1.5 PR2-plot繪圖分析

計算各密碼子第3位上的A、T、C、G的含量，以A3/（A3+T3）為縱坐標(biāo)，以G3/（G3+C3）為橫坐標(biāo)進行PR2的偏倚分析。

1.6 最優(yōu)密碼子分析

最優(yōu)密碼子以芒果ENC值為偏性參考標(biāo)準，選擇最低和最高10%的基因構(gòu)建高低偏性庫，分別計算兩組的RSCU值與△RSCU值，將RSCU＞1的密碼子確定為高頻率密碼子，△RSCU＞0.08的密碼子定義為高表達密碼子。同時滿足上述2種條件的密碼子定義為最優(yōu)密碼子。

2 結(jié)果與分析

2.1 密碼子使用的總體特征

對55條芒果葉綠體基因組的密碼序列的堿基組成進行分析（表1），葉綠體基因組密碼子3個位置上的GC平均含量為37.94%。從密碼子不同位置的堿基組成來看，GC在密碼子的分布不均勻，GC1、GC2、GC3含量分別為47.14%、39.73%和29.35%，第3位上的GC含量低于前兩位，分布趨勢為GC1＞GC2＞GC3。GC3s的含量26.29%，表明密碼子中的第3位堿基以A/T結(jié)尾為主。

ENC表示偏性的強弱，其理論取值范圍為21～61，其值越小表示同義密碼子的偏性越強，反之同義密碼子的偏性越弱。當(dāng)ENC值為20時，表示同義密碼子完全偏倚；當(dāng)ENC值為60時，表示同義密碼子不偏倚。芒果葉綠體基因組編碼序列的ENC值均（48.14）值大于40，分布于35.38～56.56之間，由此可以判斷芒果葉綠體基因組密碼子的偏性不強。
芒果葉綠體基因密碼子參數(shù)的相關(guān)分析顯示GCall和GC1、GC2、GC3極顯著相關(guān)（表2）。GC1和GC2、GC3顯著相關(guān)，說明芒果葉綠體基因密碼子3個位置上的堿基組成相似。ENC值與GC2顯著負相關(guān)，與GC3極顯著相關(guān)，表明第2、3位上的堿基組成，特別是第3位對密碼子的偏好性影響較大。

相關(guān)鏈接：維生素，胡蘿卜素，蛋白質(zhì)

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