蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

宋辉; 王鹏飞; 马登超; 夏晗; 赵传志; 张烨; 赵术珍; 《农业生物技术学报 》 2015 北大核心 CSCD

摘要：密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同。WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程。本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(Mt WRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子。研究结果表明,代表Mt WRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P<0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2~0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响。奇偶偏好分析表明,Mt WRKY基因第3位密码子CT含量>AG含量。G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用。最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显子GC含量呈显著正相关(r=0.57,P<0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P>0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P<0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P>0.05)。表明Mt WRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的。确定了4个以G或C结尾的最优密码子。研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持。

关键词： 蒺藜苜蓿 WRKY 突变选择压力 自然选择压力 密码子偏好性