科研产出
甘蔗属种及其近缘属种蔗茅的全基因组密码子偏好性分析
《生物技术通报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]为解析甘蔗基因组的密码子使用特征,提高异源基因在甘蔗中的表达效率.[方法]以已发布的甘蔗属种(热带种LA-purple、割手密NP-X和AP85-441)及其近缘属种蔗茅(Yunnan2009-3)基因组为数据,利用Python、CodonW1.4.2 进行密码子偏好性分析,同时通过中性绘图、ENC-plot、PR2-plot等分析探讨密码子偏好性形成的影响因素,并结合转录组测序数据分析密码子偏好性参数与基因表达水平的相关性.最后,基于RSCU均值与 7 个主要模式生物种(玉米、高粱、水稻、拟南芥、烟草、大肠杆菌、酿酒酵母)的密码子使用模式进行比较分析.[结果]显示热带种、割手密和蔗茅的基因组都富含GC,平均GC含量为 56.3%,且GC3>GC1>GC2,倾向于使用以G/C结尾的密码子,平均ENC值为 48.45,偏好性较低.中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明它们的密码子偏好性受到自然选择、突变压力等多种因素的共同影响,其中自然选择占主导作用.相关性分析表明密码子偏好性参数与基因实际的转录表达水平存在显著相关性,但相关性不强.根据RSCU和?RSCU值,确定了 13 个最优密码子,均以C或G结尾,密码子使用特性在全基因组和染色体组水平上无差异.通过比较发现,甘蔗的核苷酸组成及密码子偏好性与玉米、高粱和水稻较为相似,而与拟南芥、烟草、大肠杆菌和酵母具有显著差异.[结论]甘蔗热带种、割手密和蔗茅的密码子偏好性高度相似,其形成受自然选择和突变因素的影响.此外,对甘蔗优异基因功能异源验证时可优先选择玉米、水稻和高粱作为异源表达系统.
关键词： 甘蔗属 蔗茅 基因组 密码子使用偏好性 最优密码子
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甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析
《中国农业科学 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61μmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.88;平均胞间CO_2浓度为163.49μmol·mol~(-1),倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43μmol CO_2·mol~(-1)H_2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12μmol CO_2·mmol~(-1)H_2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO_2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO_2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。
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甘蔗近缘种蔗茅Erianthus fulvus考察收集与表型性状初步研究
《植物遗传资源学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：为有效评价和利用蔗茅种质资源,挖掘其优良性状,以滇、黔、川考察收集的29份蔗茅为材料,选取5个数量性状为指标,对其多样性指数、变异系数、数量性状之间的相关性,数量性状与经纬度、海拔的相关性进行研究。分析结果表明:(1)共采集到25份高海拔种质资源,其中海拔超过2800m的有4份,进一步丰富了甘蔗野生种质资源库;(2)蔗茅种质资源数量性状的Shannon-Wiener多样性指数均较高,其中株高的最高为1.441,锤度的最低为1.291;数量性状遗传变异较丰富,各性状变异系数范围为21%~38%,变异系数最大的为株高(38%),最小的为叶长(21%);(3)蔗茅种质资源性状差异显著,叶长、叶宽、株高、茎径存在较大相关性,而与锤度不相关;叶宽与经度呈正相关,与纬度、海拔呈负相关。(4)聚类分析结果表明,蔗茅种质资源可分为4大类群,其中第Ⅱ类群(EF-27)具有良好的数量性状和锤度品质潜力,可推荐作为甘蔗育种杂交利用首选材料。
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