农业生物技术学报

作者：巫伟峰, 陈明杰, 陈发兴

单位：1 福建农林大学 园艺学院, 福州 350000; 2 福建农林大学 海峡联合研究院园艺植物生物学及代谢组学研究中心,福州 350000; 3 中国科学院 庐山植物园,九江 332900

关键词：密码子偏好性,李,密码子优化,苹果酸转运体,系统发育关系,

基金：福建省发改委农业五新项目(K6018203A); 福建省特色水果产业技术项目(HKH190278A); 中央引导地方科技发展专项(2017L3001)

AL3+激活的苹果酸转运体4基因(aluminum-activated malate transporter 4, ALMT4)、AL3+激活的苹果酸转运体9基因(aluminum-activated malate transporter 9, ALMT9)和液泡膜二羧酸转运体基因(tonoplast dicarboxylate transporter, tDT)可能是参与李(Prunus salicina)果实苹果酸转运与积累的关键基因,密码子偏好性分析对其后续基因功能研究具有重要意义。该研究运用CodonW和CUSP程序分析了‘皇冠李’(Prunus salicina 'Huangguan') ALMT4、ALMT9和tDT基因的密码子偏好性,并与大肠杆菌(Escherichia coli)、酵母(Saccharomyces cerevisiae)、烟草(Nicotiana tabacum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)及番茄(Lycopersicon esculentum)等模式物种基因组密码子偏好性进行比较。结果显示,‘皇冠李’ALMT4、ALMT9和tDT基因的有效密码子数(effective number of codons, ENC)远高于35,接近61,密码子适应指数(codon adaptation index, CAI)远小于1,接近0,密码子偏好性较弱。ALMT4和ALMT9偏好A/U(T)结尾的密码子,tDT偏好U(T)/C结尾的密码子。ALMT4的高频密码子有GCA、AGA、UGU、GGU、CCU、ACU、UAU、UUU、GAA、CAU、AAU、GAU,ALMT9的高频密码子有GCA、AGG、GGA、CAU、UUG、UCA、ACA、AAU、GAU、UUU、UAC,tDT的高频密码子有GCU、AGG、CGA、UGC、GAG、GGA、UUG、AGC、UCC、UAU、GAU、CAA、AAG。基因树相较于基于同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage, RSCU)构建的聚类树更能够反映物种的植物学分类关系。综合考虑密码子偏好性差异、成本、便捷等因素,酵母是‘皇冠李’ALMT4、ALMT9、tDT基因较理想的异源蛋白表达系统,番茄是较理想的异源植物表达系统。以酵母和番茄为例对‘皇冠李’ALMT4、ALMT9和tDT基因CDs序列进行改造优化,改造后的基因序列具有酵母和番茄基因组的密码子偏好性特征。本研究为后续的基因功能研究提供了理论基础。

来源：2020年第1期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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