华北农学报 ›› 2016, Vol. 31 ›› Issue (6): 12-20. doi: 10.7668/hbnxb.2016.06.003

所属专题: 生物技术

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豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析

张家琪, 徐悦, 李晓冰, 李思远, 尹哲宁, 周嘉裕, 廖海   

  1. 西南交通大学 生命科学与工程学院, 四川 成都 610031
  • 收稿日期:2016-07-16 出版日期:2016-12-28
  • 通讯作者: 廖海(1974-),男,四川遂宁人,副教授,博士,主要从事生物技术研究;周嘉裕(1976-),女,四川宜宾人,副教授,博士,主要从事生物技术研究。
  • 作者简介:张家琪(1994-),男,甘肃定西人,主要从事生物学研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(31371232;31500276);成都市科技技术研发项目(2015-HM01-00051-SF);西南交通大学校级大学生创新创业训练计划资助项目(151607)

Analysis of Codon Bias of CHS Gene in Leguminous Plant

ZHANG Jiaqi, XU Yue, LI Xiaobing, LI Siyuan, YIN Zhening, ZHOU Jiayu, LIAO Hai   

  1. School of Life Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • Received:2016-07-16 Published:2016-12-28

摘要: 查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)是参与合成植物苯丙烷类物质的主要酶类之一。研究豆科植物CHS基因密码子的偏好性,对提高豆科植物CHS基因的表达水平具有重要意义。为此,运用CHIPS、CUSP和CodonW程序分析豆科植物CHS基因密码子的偏好性,并用决明CHS基因对分析结果的可信度进行验证。结果表明,在豆科植物CHS基因的密码子中,以A或U结尾的密码子偏好性较强。基于CHS基因RSCU值的聚类结果显示,豆科植物与茄科植物(包括烟草)聚为一类,表明烟草作为研究豆科植物CHS基因功能的模式植物较为合适。通过对决明CHS基因密码子偏好性与大肠杆菌和酵母基因组密码子偏好性的比较,发现两者均存在差异,但酵母的差异低于大肠杆菌,表明酵母表达系统更加适合作为决明CHS基因的外源表达系统。然而,若要使决明CHS基因能够在酵母表达系统中高效表达,仍需对其密码子进行优化。

关键词: 豆科植物, 查尔酮合成酶, 密码子偏好性, 聚类分析

Abstract: Chalcone synthase(CHS) is one of the key enzymes in the phenylaprapanoid metabolism pathways.The research about codon bias from CHS genes of leguminous plants has great significance to increase the expression level of CHS gene.Therefore,codon bias of CHS gene from leguminous plants was analyzed by CodonW,CHIPS and CUSP.Furthermore,CHS gene from Senna tora was used to verify the reliability of analysis results.According to the results,CHS gene of leguminous plants preferred to use the synonymous codons ended with A or U.The phylogenic analysis showed that Legumes and Solanaceae were attributed to one class,indicating tobacco was the optimum model plants for CHS genes functional study.Compared with E.coli and yeast genome,the codon usage difference between CHS gene of Senna tora and E.coli genome was more apparently than that between CHS gene of Senna tora and yeast genome.Hence,the yeast may be more suitable for the expression of CHS gene of Senna tora.In order to improve the expression level of CHS gene in the yeast expression system, CHS gene codons should be optimized.

Key words: Leguminosae, Chalcone synthase, Codon bias, Phylogenic analysis

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张家琪, 徐悦, 李晓冰, 李思远, 尹哲宁, 周嘉裕, 廖海. 豆科植物查尔酮合成酶基因密码子偏好性分析[J]. 华北农学报, 2016, 31(6): 12-20. doi: 10.7668/hbnxb.2016.06.003.

ZHANG Jiaqi, XU Yue, LI Xiaobing, LI Siyuan, YIN Zhening, ZHOU Jiayu, LIAO Hai. Analysis of Codon Bias of CHS Gene in Leguminous Plant[J]. ACTA AGRICULTURAE BOREALI-SINICA, 2016, 31(6): 12-20. doi: 10.7668/hbnxb.2016.06.003.

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