硅藻叶绿体基因组密码子使用偏好性分析揭示自然选择驱动下的进化适应机制

来自国际研究团队的最新研究聚焦海洋硅藻叶绿体基因组密码子使用偏好性(CUB)这一关键科学问题。通过对和科12种代表性硅藻的系统分析，发现其叶绿体基因组显著偏好A/T(U)碱基，鉴定出UUU等6个共有最优密码子。ENC和RSCU分析表明自然选择是CUB主要驱动力，265个直系同源基因的Ka/Ks比值进一步证实净化选择的主导作用。该研究为微藻基因工程改造和提升CO2固定效率提供了重要理论依据。

　　

海洋中至关重要的初级生产者——硅藻，在碳循环中扮演着关键角色。尽管其在生物地球化学循环和碳封存方面意义重大，但关于硅藻叶绿体基因组密码子使用模式的研究仍存空白。最新研究对和科12种代表性硅藻的叶绿体基因组展开深入解析，揭示了令人着迷的分子进化特征。

研究发现这些硅藻叶绿体基因组展现出显著的A/T(U)偏好性，不同密码子位置的GC含量存在明显波动。更引人注目的是，研究者们鉴定出6个跨物种保守的最优密码子：UUU（苯丙氨酸）、GGA（甘氨酸）、CGA（精氨酸）、AAU（天冬酰胺）、CAU（组氨酸）和UAU（酪氨酸）。通过有效密码子数(ENC)和相对同义密码子使用度(RSCU)分析，证实自然选择是塑造密码子使用偏好性(CUB)的主要进化力量。

265个直系同源编码基因的Ka/Ks比值分析进一步佐证了这一发现，显示这些叶绿体基因组在进化过程中主要经受净化选择压力。该研究不仅揭示了硅藻叶绿体基因组的独特进化模式，更为微藻基因工程改造提供了宝贵的分子进化理论基础。这些发现对于开发增强硅藻CO₂固定能力的新策略，以及理解微藻应对环境变化的适应机制具有重要启示意义。