南方农业学报

作者：罗瑜, 李奇, 施辉能, 杨红磊, 宋占华, 杨建立, 范伟,

关键词：草酰-CoA合成酶, 草酰-CoA脱羧酶, 甲酸脱氢酶, 密码子偏好性, 最优密码子,

【目的】 分析100种植物中参与草酸乙酰化降解途径的草酰-CoA合成酶（AAE3）、草酰-CoA脱羧酶（OCD）和甲酸脱氢酶（FDH）基因的密码子偏好性及其影响因素，并分析其适配的异源表达受体，为揭示AAE3、OCD和FDH基因在植物中的遗传修饰和进化规律及提高其异源表达效率提供理论依据。【方法】 运用CodonW 1.4.2、CUSP及Python等软件工具，通过PR2-plot分析、ENC-plot分析、相对同义密码子使用量（RSCU）分析、中性绘图分析及密码子使用频率比较分析，深入解析AAE3、OCD和FDH基因编码区（CDS）序列的碱基组成特征、密码子偏好及其主要影响因素、高频密码子、最优密码子及异源表达适配受体。【结果】 AAE3、OCD和FDH基因CDS序列在不同位置上GC含量差异较大，但三者均偏好使用以G/C结尾的密码子。AAE3、OCD和FDH基因表达水平较低，且密码子偏好性均较弱，偏好性排序：FDH>AAE3>OCD。在进化过程中AAE3、OCD和FDH基因的密码子偏好性主要受自然选择的影响，突变压力对其影响则较小。RSCU分析结果显示，AAE3、OCD和FDH基因分别有31、26和27个高频密码子，分别有19、14和9个最优密码子，其中AAE3和FDH基因的最优密码子均以G/C结尾，而OCD基因的最优密码子中以G/C结尾的有8个，占最优密码子的57.14%。拟南芥和烟草可作为AAE3、OCD和FDH基因的异源表达适配受体，当选择大肠杆菌和酿酒酵母作为异源表达受体时，则需要优化较多的密码子（17~19个）。【结论】 AAE3、OCD和FDH基因在进化过程中表现出较相似的密码子偏好特征，选择异源表达受体时应优先考虑拟南芥和烟草。

来源：2024年第10期

《南方农业学报》期刊编辑部

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