玉米waxy基因的密码子用法特征分析

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1、玉米waxy基因的密码子用法特征分析生物科学2003级顾勇指导教师：刘汉梅助教（硕士）摘要：密码子简并性特征造成了不同物种密码子使用的偏好性不同，这对外源基因的表达强度有着较大的影响。本研究应用EMB0SS的CUSP、CHIPS程序和CodonW软件对玉米waxy基因的密码子进行了分析，并将分析结果分别与6种植物的waxy基因和大肠杆菌、酵母基因组的密码子偏爱性进行比较。结果表明：（1）玉米、水稻等5种禾本科单子叶植物的waxy基因密码子用法特征相似，偏向于使用以G或C结尾的密码子，而双子叶植物拟南芥、豌豆的waxy基因密码子偏好性则相反，它们偏向于使用以A或T结尾的密码子。（2）玉米wa

2、xy基因与大肠杆菌、酵母的密码子偏爱性有较大差异,分析结果对玉米waxy基因在这两类表达系统中的表达具有一定指导意义。关键词：同义密码子偏性；玉米；waxy基因TheFeaturesofSynonymousCodonBiasinZeamaysBiologicalScienceGrade2003GuYongDirectedbyLiuHan-Mei(assistant)Abstract:Thedifferenceofcodonusagebiasindifferentspecieswascausedbycodon　preference,whichaffectedforeigngeneexpres

3、sion.WaxygenesequencesofZeamayswereanalyzedwithcuspprogramofEMBOSSandCodonWprogram.AcomparisonofsynonymouscodonusagebiasofWaxygenewasmadebetweenmaizeandsevenspeciesaswellasmaizeandE.coligenomeoryeastgenome．ResultsshowedthatwaxygeneofMonocotyledoneaeGramineaePoaceaehadaspecificcodonusagebias,whichd

4、ifferedfromthatofDicotyledoneaeGramineaePoaceae.Thecodons,whichwerebiasedmost,likethoseinMonocotyledoneaeGramineaePoaceaeweremainlyG-endingorC-endingcodonsotherthanA-endingorT-endingcodonsinDicotyledoneaeGramineaePoaceae.CodonusagebiasofwaxygeneinZeamayswasgreatlydifferentfromthatofE.coligenomeand

5、yeastgenome.Theresultwouldbenefittheresearchonwaxygeneexpressionintwokindsofexpressionsystem.Keywords：Codonusagebias,Zeamays,waxygene淀粉是禾谷类作物胚乳的主要贮藏物质，按结构可将其分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是在颗粒结合型淀粉合成酶（Granule-boundstarchsynthase,GBSS）14催化下合成的，而支链淀粉的合成则非常复杂，它首先在腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP-glucosepyrophosphorylase，AGP）的作用下，

6、葡萄糖-1-磷酸（Glu-1-P）与ATP作用生成ADP-葡萄糖（ADP-Glu），随后ADP-Glu在可溶性淀粉合成酶（Solubalstarchsynthase，SSS）的作用下通过a-1，4-糖苷键进行葡聚糖链的延伸，当链达到一定长度后，在淀粉分支酶（Starchbranchingenzyme，SBE）作用下，在线性糖链内部引入a-1,6-糖苷键形成分支，并进一步在SSS催化下延长分支，最后淀粉去分支酶（DBE）对分支进行修饰，最终合成具有一定结构特性的淀粉结晶体[1，2]。GBSS有两个同工酶，分别是GBSSⅠ和GBSSⅡ，GBSSⅠ由位于9号染色体短臂的waxy基因编码，主要控制

7、玉米胚乳和花粉的直链淀粉合成，而GBSSⅡ主要控制叶片的直链淀粉合成。如果waxy基因缺失、表达受阻或GBSSⅠ酶活性降低，将导致直链淀粉合成受阻，含量较低，从而改变淀粉的糊化和膨胀特性。研究表明糯玉米具有许多优良特性，其籽粒胚乳中的淀粉几乎全为支链淀粉，而它的糯质表现型就是受隐性突变的waxy基因控制。编码同一氨基酸的密码子称为同义密码子(SynonymousCodons)。在蛋白质编码过程中，某一物种或某一基因通常倾