摘要：【目的】分析西部食蚊魚(yú)（Gambusia affinis）和東部食蚊魚(yú)（G.holbrooki）線(xiàn)粒體基因組組成和密碼子使用偏好性，為食蚊魚(yú)屬入侵魚(yú)類(lèi)的早期預(yù)警和防控提供理論依據(jù)?！痉椒ā炕诰€(xiàn)粒體基因組序列數(shù)據(jù)，通過(guò)生物信息學(xué)方法分析西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組組成特征和密碼子使用模式?！窘Y(jié)果】西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組大小分別為16614和16610 bp，堿基組成均呈現(xiàn)明顯的AT偏好，蛋白編碼基因密碼子的適應(yīng)指數(shù)（CAI）范圍分別為0.14～0.20和0.13～0.20，偏好性指數(shù)（CBI）分別為-0.09～0.09和-0.09～0.07，有效密碼子數(shù)（ENC）分別為35.19～50.50和39.03～50.06。中性繪圖分析結(jié)果表明，2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體編碼基因的第1、2位和第3位堿基GC含量相關(guān)性不明顯；ENC-plot分析發(fā)現(xiàn)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因ENC均位于標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)下方；PR2-plot分析發(fā)現(xiàn)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因密碼子第3位的4種堿基使用頻率不相等，A和C的使用頻率高于T和G。在西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組中分別確定了16和18個(gè)最優(yōu)密碼子?！窘Y(jié)論】2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組均偏好使用以C或A結(jié)尾的密碼子，無(wú)以G結(jié)尾的密碼子。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)分別篩選出16和18個(gè)最優(yōu)密碼子，主要以C或A結(jié)尾。2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密碼子均為弱偏好性密碼子，自然選擇和突變壓力均是影響2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體密碼子偏好性形成的因素，其中自然選擇起主導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：食蚊魚(yú)；線(xiàn)粒體基因組；密碼子偏好性；自然選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：S917.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-1191（2024）08-2514-09

Codon bias in the mitochondrial genomes of two invasive Gambusia species

XIE Jia-yan CHEN Yue SUN He-ying2*

（1School of Life Science and Technology，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei 430023，China；2ChangjiangBasin Ecology and Environment Monitoring and Scientific Research Center，Changjiang Basin Ecology andEnvironment Administration，Ministry of Ecology and Environment，Wuhan，Hubei 430019，China）

Abstract：【Obj8a3935be9374272aaffddf2a5ee580b95770ef08d46eb4aa28c09ad1e015e485ective】The mitochondrial genome composition and codon usage bias of Gambusia affinis and G.hol-brooki were studied in order to provide theoretical basis for early warning，prevention and control of invasive Gambusia species.【Method】Based on the mitochondrial genome sequence data，the mitochondrial genome composition characteris-tics and codon usage patterns of G.affinis and G.holbrooki were analyzed by bioinformatics methods.【Result】The mito-chondrial genome sizes of G.affinis and G.holbrooki were 16614 and 16610 bp with obvious AT bias in their base compo-sition.The codon adaptation index（CAI）ranged for protein-coding genes were 0.14 to 0.20 for G.affinis and 0.13 to 0.20 for G.holbrooki.The values of codon bias index（CBI）ranged from-0.09 to 0.09 and-0.09 to 0.07，respectively.Theef-fective number of codon（ENC）ranged from 35.19 to 50.5 and 39.03 to 50.06，respectively.There was no obvious correla-tion between GC contents of the 1st，2nd，and 3rd bases of mitochondrial coding genes in both species based on neutralityplotanalysis.ENC-plot revealed that ENC values of mitochondrial genes in two species were both located below the stan-dard curve.PR2-plot analysis found that the usage frequency of the four bases at the 3rd codon position in mitochondrial genes was not equal，the usage frequency of A and C was higher than T and G.Sixteen and eighteen optimal codons in the mitochondrial genome of G.affinis and G.holbrooki were identified，respectively.【Conclusion】The mitochondrial ge-nomes of the two Gambusia species prefer to use codons ending with C or A，and without G endings.Sixteen and eigh-teen optimal codons in the mitochondrial genome of G.affinis and G.holbrooki are identified，mainly ending with C or A.The results suggest that codons in the mitochondrial genome of G.affinis and G.holbrookishow weak bias.Naturalselec-tion and mutation pressure play an important role in the forming codon bias in the mitochondrial genome for the two Gam-busia species，with natural selection being the more influencing factor.

Key words：Gambusia；mitochondrial genome；codon bias；natural selection

Foundation items：National Natural Science Foundation of China（32101410）；Collaborative Education Project of Industry University Cooperation of the Ministry of Education（202102102111）；Scientific Research Plan Funding Project of Hubei Education Department（B2017076）

0引言

【研究意義】隨著經(jīng)濟(jì)全球化，生物入侵已成為全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題（Bernery et al.，2022），對(duì)我國(guó)淡水生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性也存在嚴(yán)重威脅（Liu et al.，2017）。食蚊魚(yú)屬魚(yú)類(lèi)因捕食蚊類(lèi)幼蟲(chóng)可防止蚊媒疾病傳播，東部食蚊魚(yú)（Gambusia hol-brooki）和西部食蚊魚(yú)（Gambusia affinis）在全世界范圍內(nèi)被廣泛引種，已入侵60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)（Pyke，2005）。東部食蚊魚(yú)分布于美國(guó)東海岸，經(jīng)西班牙傳入意大利、歐洲及澳大利亞（Pyke，2008；Vidalet al.，2010）；西部食蚊魚(yú)分布于美國(guó)中西部和墨西哥東北部，經(jīng)夏威夷引入其他太平洋地區(qū)（Pyke，2008）。通過(guò)資源競(jìng)爭(zhēng)和捕食，東部食蚊魚(yú)入侵可對(duì)西班牙鮰（Valencia hispanica）的存活（Caiola and de Sostoa，2005）及歐洲兩棲類(lèi)物種幼體豐度產(chǎn)生影響（Van-niniet al.，2018）。西部食蚊魚(yú)已在我國(guó)長(zhǎng)江流域迅速擴(kuò)張，并進(jìn)一步向高原水域擴(kuò)散（陳銀瑞等，1989；Gao et al.，2017），導(dǎo)致我國(guó)瀕危魚(yú)類(lèi)唐魚(yú)（Tanich-thysalbonubes）（陳國(guó)柱，2010）和中華青鳉（Oryzias sinensis）的種群數(shù)量急速下降，甚至促使云南地區(qū)中華青鳉局部滅絕（陳銀瑞等，1989）。因此，開(kāi)展入侵食蚊魚(yú)遺傳組成和特性分析，揭示其生物入侵的內(nèi)在遺傳機(jī)制，以期為食蚊魚(yú)屬入侵魚(yú)類(lèi)的早期預(yù)警和防控提供理論依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】食蚊魚(yú)為雜食性魚(yú)類(lèi)，除捕食蚊蟲(chóng)幼蟲(chóng)外，還以多種小型水生生物為食，通過(guò)捕食和棲息環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)而對(duì)引入地土著種的生存產(chǎn)生威脅（Pyke，2008；Lau etal.，2019），于21世紀(jì)初被世界自然保護(hù)聯(lián)盟（World Conserva-tion Union）列為世界百種惡性入侵物種（Lowe et al.，2000）。已有研究發(fā)現(xiàn)，西部食蚊魚(yú)種群在入侵地仍具有較高的遺傳多樣性水平（Sanz ete25deb5ae6a09d3fd3f82b33fe6446acbc5e94e8e6ce95443ee3eaeadf301e09al.，2013），短移殖期內(nèi)可形成快速進(jìn)化（Stockwell and Weeks，1999）。這些種群遺傳結(jié)構(gòu)特征對(duì)食蚊魚(yú)在入侵早期建群起重要作用，通過(guò)快速進(jìn)化，食蚊魚(yú)能迅速適應(yīng)入侵地的異質(zhì)環(huán)境，以確保入侵種群的成功定殖（Mack et al.，2000）。線(xiàn)粒體是細(xì)胞進(jìn)行氧化磷酸化及合成腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）的場(chǎng)所，其DNA具有進(jìn)化速率快等遺傳特性（陳星等，2012）。密碼子是生命遺傳信息傳遞過(guò)程中的基本單位，在翻譯過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)高頻使用某些同義密碼子進(jìn)行編碼的偏好，而自然選擇和突變壓力是導(dǎo)致同義密碼子使用偏好的主要進(jìn)化因素，因此這種偏好反映了自然選擇和突變壓力間的平衡及遺傳漂變等因素對(duì)遺傳信息的影響（Bulmer，1991）。孟乾等（2020）通過(guò)對(duì)斑石鯛（Oplegnathuspunctatus）和條石鯛（O.fasciatus）線(xiàn)粒體基因編碼序列密碼子的使用模式和特性分析發(fā)現(xiàn)兩者親緣關(guān)系較近；Chamani Mohasses等（2020）發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下水稻（Oryza sativa）中高表達(dá)的基因GC含量較高，有效密碼子數(shù)較低，部分氨基酸的偏好密碼子發(fā)生變化；任童童等（2022）研究發(fā)現(xiàn)法螺（Charoniatritonis）線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性形成過(guò)程中自然選擇起主導(dǎo)作用。可見(jiàn)，研究密碼子使用模式及其影響因素，可進(jìn)一步理解基因組進(jìn)化和生物體對(duì)不同生境的適應(yīng)性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，對(duì)入侵食蚊魚(yú)生物學(xué)、種群遺傳結(jié)構(gòu)及其對(duì)本土物種和生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面已有相關(guān)研究（Pyke，2008；Gao et al.，2017），但對(duì)有關(guān)線(xiàn)粒體基因組的研究報(bào)道較少。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)比較分析西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組組成、密碼子使用偏好性及其影響因素，深入理解入侵魚(yú)類(lèi)對(duì)生境快速適應(yīng)的線(xiàn)粒體基因組特征，為入侵物種的早期預(yù)警提供理論支持。

1材料與方法

1.1線(xiàn)粒體基因組序列獲取與篩選

在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索下載西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)的線(xiàn)粒體基因組序列（AP004422和OP882646），為降低誤差選取長(zhǎng)度大于300bp的蛋白編碼序列用于密碼子偏好性分析。

1.2密碼子堿基組成參數(shù)計(jì)算

使用CodonW 1.4.2分析食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組的堿基組成、密碼子第1～3位的GC含量（GC1、GC2和GC3）、同義密碼子第3位的GC含量（GC3s）、密碼子適應(yīng)指數(shù)（Codon adaptation index，CAI）、密碼子偏好性指數(shù)（Codon bias index，CBI）、最優(yōu)密碼子使用頻率（Frequency of optimal codons，F(xiàn)OP）、有效密碼子數(shù)（Effective number of codon，ENC）及同義密碼子相對(duì)使用度（Relative synonymous codon usage，RSCU）。采用SPSS 20.0進(jìn)行各參數(shù)間的統(tǒng)計(jì)分析。

1.3中性繪圖分析

以GC3為橫坐標(biāo)、GC12（GC1和GC2的平均值）為縱坐標(biāo)作圖進(jìn)行中性繪圖分析，以分析密碼子偏好性受選擇壓力影響的情況（Sueoka，1988）。

1.4 PR2-plot分析

PR2-plot分析密碼子第3位堿基組成是否對(duì)密碼子偏好性產(chǎn)生影響，平面圖中心點(diǎn)表示A=T及G=C，此時(shí)密碼子偏好性完全受突變的影響，由中心點(diǎn)至圖中各點(diǎn)發(fā)出的矢量分別表示各基因的偏好性方向及程度（Sueoka，1999）。

1.5 ENC-plot分析

以每個(gè)基因的GC3s為橫坐標(biāo)、ENC為縱坐標(biāo)，構(gòu)建散點(diǎn)圖進(jìn)行ENC-plot分析。ENC的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程為ENC=2+GC3+29/［GC3s2+（1-GC3s）2］（Wright，1990）。若密碼子偏好性受突變作用的影響，ENC將分布于標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)附近；當(dāng)密碼子偏好性受較強(qiáng)選擇作用影響時(shí)，ENC將分布在離曲線(xiàn)下方較遠(yuǎn)的位置（Wright，1990）。同時(shí)，計(jì)算ENC比值（ENC ratio）進(jìn)一步評(píng)估影響密碼子偏好性的因素，公式為ENC ratio=（ENC期望?ENC實(shí)際）/ENC期望（Kawabe and Miyashita，2003）。

1.6最優(yōu)密碼子分析

以ΔRSCU法確定最優(yōu)密碼子，根據(jù)ENC對(duì)基因進(jìn)行排序，兩端各選出30%的基因分別構(gòu)建高、低偏好性庫(kù)，計(jì)算兩庫(kù)的RSCU差值（ΔRSCU），選擇ΔRSCU>0.08且在高表達(dá)基因庫(kù)中RSCU>9f12e8a4dde3fc6469d1cba33bb5822fe47421d416e52620dbd983cc66a54ae41.00的密碼子為最優(yōu)密碼子（Liu et al.，2004a，2004b）。

2結(jié)果與分析

2.1 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組結(jié)構(gòu)特征

結(jié)果如表1所示，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體均為雙鏈閉合環(huán)狀DNA，基因組大小分別為16614和16610 bp，均包含13個(gè)蛋白、22個(gè)tRNA及2個(gè)rRNA。西部食蚊魚(yú)整個(gè)基因組堿基A、T、G和C的含量分別為28.00%、27.10%、15.67%和29.23%，東部食蚊魚(yú)的分別為27.90%、27.00%、15.68%和29.42%，均呈現(xiàn)明顯的AT偏好和反G偏倚。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)的線(xiàn)粒體不同結(jié)構(gòu)組分GC含量范圍分別為32.86%～56.94%和32.86%～56.34%。

2.2 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組核苷酸組成分析結(jié)果

對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組核苷酸組成進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)蛋白編碼區(qū)中堿基A、T、G、C的平均含量分別為25.89%、28.65%、14.47%、30.99%和25.82%、28.54%、14.47%、31.17%，總GC含量范圍分別為42.98%～47.51%和42.98%～48.85%，與整個(gè)基因組類(lèi)似，呈現(xiàn)明顯的AT偏好和反G偏倚。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)的CAI分別為0.14～0.20和0.13～0.20，不同密碼子的CBI分別為-0.09～0.09和-0.09～0.07，F(xiàn)OP分別為0.33～0.45和0.31～0.46，ENC分別為35.19～50.50和39.03～50.06。

2.3 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組RSCU分析結(jié)果

對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組RSCU進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。在64個(gè)密碼子中，2種食蚊魚(yú)均有31個(gè)密碼子的RSCU大于1.00，其中西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)以A、U、G、C結(jié)尾的密碼子分別有12、5、0、14個(gè)和12、4、0、15個(gè)，表明2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組均偏好使用以C或A結(jié)尾的密碼子，無(wú)以G結(jié)尾的密碼子。

2.4 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組中性繪圖分析結(jié)果

對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組基因進(jìn)行中性繪圖分析，結(jié)果如圖2所示。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)密碼子3個(gè)位置上的GC含量類(lèi)似，其含量排序依次為GC1>GC3>GC2。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)的GC12范圍分別為0.43～0.49和0.44～0.49，GC3范圍分別為0.38～0.53和0.38～0.56，基因主要分布于對(duì)角線(xiàn)兩側(cè)。其中，西部食蚊魚(yú)基因nd5與cyt b分布在對(duì)角線(xiàn)附近，nd6等基因距對(duì)角線(xiàn)較遠(yuǎn)；東部食蚊魚(yú)基因nd5與nd2分布在對(duì)角線(xiàn)附近，nd6等基因距對(duì)角線(xiàn)較遠(yuǎn)。2種食蚊魚(yú)的相關(guān)系數(shù)分別為0.155和0.037，相關(guān)性均不明顯，表明突變壓力對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組堿基組成的影響較弱。

2.5 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因PR2-plot分析結(jié)果

對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因進(jìn)行PR2-plot分析，結(jié)果（圖3）顯示，2種食蚊魚(yú)的PR2-plot分布較類(lèi)似，線(xiàn)粒體基因未均勻地分布于平面圖的4個(gè)區(qū)域，僅分布于中線(xiàn)左上方。密碼子第3位的4種堿基使用頻率不相等，A和C的使用頻率高于T和G。自然選擇明顯驅(qū)動(dòng)了線(xiàn)粒體基因密碼子的使用偏倚性。

2.6 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因ENC-plot分析結(jié)果

對(duì)2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因進(jìn)行ENC-plot分析，結(jié)果如圖4所示。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因均分布于標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)下方，距標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)最遠(yuǎn)的基因分別為nd6和nd2。對(duì)線(xiàn)粒體密碼子的ENC比值進(jìn)行分析，結(jié)果（圖5）顯示，2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因的ENC比值均呈單峰分布，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)的ENC比值范圍分別為0.14～0.41和0.15～0.35，50%基因的ENC比值頻數(shù)分布于0.15～0.25，說(shuō)明ENC的實(shí)際觀察值與期望值頻數(shù)差異較大，即實(shí)際值低于期望值。

2.7 2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體最優(yōu)密碼子分析結(jié)果

采用ΔRSCU法識(shí)別2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體的最優(yōu)密碼子，結(jié)果（表3）表明，2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組最優(yōu)密碼子組成不同，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組中ΔRSCU>0.08的高表達(dá)密碼子分別為17和18個(gè)。以RSCU>1.00確定最優(yōu)密碼子，西部食蚊魚(yú)共確定獲得16個(gè)最優(yōu)密碼子，以A、U、G、C結(jié)尾的密碼子分別有4、3、0和9個(gè)，以C和A結(jié)尾的密碼子占其總數(shù)的81.25%；東部食蚊魚(yú)共確定獲得18個(gè)最優(yōu)密碼子，以A、U、G、C結(jié)尾的密碼子分別有8、2、1和7個(gè)，以C和A結(jié)尾的密碼子占其總數(shù)的83.33%。

3討論

生物入侵已成為全球性重大生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，入侵物種的治理極其困難，多個(gè)國(guó)家和地區(qū)均已加大對(duì)生物入侵早期預(yù)警的防控管理（Liu et al.，2017；Bernery et al.，2022）。入侵食蚊魚(yú)屬魚(yú)類(lèi)早期主要通過(guò)人工大量引入當(dāng)?shù)厮w進(jìn)行生物防控（Pyke，2005）。東部食蚊魚(yú)的引入導(dǎo)致引入地生物群落中無(wú)脊椎動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和兩棲動(dòng)物的豐度明顯下降（Pyke，2005；Vanniniet al.，2018）；而具高度入侵風(fēng)險(xiǎn)的西部食蚊魚(yú)也已擴(kuò)散至我國(guó)長(zhǎng)江以南流域（Gao et al.，2017），對(duì)當(dāng)?shù)赝林N的生存及生物多樣性水平產(chǎn)生了明顯影響（陳銀瑞等，1989；陳國(guó)柱，2010）。因此，亟待解析入侵物種的遺傳組成和特性，進(jìn)而揭示生物入侵的內(nèi)在遺傳機(jī)制（Sanz etal.，2013）。

GC堿基含量是基因組結(jié)構(gòu)形成與進(jìn)化過(guò)程中DNA序列穩(wěn)定的重要指標(biāo)（Bellgardetal.，2001；韓春麗等，2023）。脊椎動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組中富含AT堿基，因此基因間進(jìn)化速率高于核基因（陳星等，2012）。在魚(yú)類(lèi)中，青海湖裸鯉（Gymnocyprisprzew-alskiia42yY9qbtQRoODUh80QhnDmbg6HJn0vD5lCeqQKXs4k=）線(xiàn)粒體基因組的GC含量為44.01%（保長(zhǎng)虹等，2023），銀色裂腹魚(yú)（Schizothorax argentatus）為44.48%（劉玉萍等，2023）。本研究中2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組的總GC含量均小于46.00%，呈現(xiàn)明顯的AT偏好性，與其他硬骨魚(yú)類(lèi)類(lèi)似。大部分生物線(xiàn)粒體基因組使用密碼子的偏好性較類(lèi)似，但密碼子在選擇使用過(guò)程中，仍存在一定的物種保守性，致使相近物種的密碼子使用偏好性較相似（宋喬喬和鐘金城，2013）。本研究中，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組編碼蛋白偏好以堿基C或A結(jié)尾，避免使用G結(jié)尾，與孟乾等（2020）的研究結(jié)果類(lèi)似。RSCU分析結(jié)果表明，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體中以堿基C和A結(jié)尾的最優(yōu)密碼子占其總數(shù)的80.00%以上，進(jìn)一步說(shuō)明2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體密碼子偏好以堿基C或A結(jié)尾。密碼子偏好性作為基因和基因組的一種靜態(tài)特征，是生物在長(zhǎng)期演化過(guò)程中適應(yīng)和選擇的結(jié)果（任桂萍等，2019；張揚(yáng)等，2022）。密碼子偏好性參與轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白折疊等過(guò)程的調(diào)控，還與mRNA穩(wěn)定、細(xì)胞減數(shù)分裂中同源重組等過(guò)程存在協(xié)同進(jìn)化（Pouyet et al.，2017）。因此，密碼子偏好性是決定基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的關(guān)鍵因子，既影響蛋白表達(dá)和基因功能，也可顯示物種的進(jìn)化和突變。

堿基突變和自然選擇是影響密碼子偏好性的主要因素（Sharp etal.，2010）。ENC可衡量群體遺傳過(guò)程中某一基因的密碼子偏好性程度。本研究結(jié)果表明，西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組編碼蛋白基因的ENC均大于35.00，而CAI較低，說(shuō)明2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密_{ejHv6CdbPMmJPHfqZFPutAkYcam46GH2v1t3yS9bAlo=}碼子為弱偏好性密碼子。中性繪圖分析表明，線(xiàn)粒體基因組密碼子用法不能明顯反映突變偏好，密碼子的使用更多是受翻譯選擇壓力的限制，表明自然選擇可能是影響2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性形成的主要因素（Sueoka，1988）。ENC-plot分析同樣表明，除中性突變?cè)斐傻男蛄斜尘安町愅猓c弱選擇效應(yīng)相關(guān)聯(lián)的基因表達(dá)水平可能同時(shí)影響著2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體中密碼子用法的偏好（Wright，1990）。PR2-plot分析也證實(shí)突變并非是2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性形成的唯一驅(qū)動(dòng)力，自然選擇也進(jìn)一步促進(jìn)其偏好性的形成。自然選擇和突變壓力均是影響2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性的重要因素，而自然選擇是其中最關(guān)鍵的影響因素。這與斑石鯛和條石鯛線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性所受影響（孟乾等，2020）一致。除魚(yú)類(lèi)外，其他動(dòng)物物種線(xiàn)粒體基因組密碼子偏好性也多受選擇壓力的影響（Uddin et al.，2017），表明生物類(lèi)群中線(xiàn)粒體密碼子偏好性的驅(qū)動(dòng)力類(lèi)似。此外，不同物種密碼子偏好性的差異還與物種所處環(huán)境和所受壓力相關(guān)，可能是突變和選擇在物種間存在差異的主要原因（Seward and Kelly，2016）。

4結(jié)論

2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組均偏好使用以C或A結(jié)尾的密碼子，無(wú)以G結(jié)尾的密碼子。西部食蚊魚(yú)和東部食蚊魚(yú)分別篩選出16和18個(gè)最優(yōu)密碼子，主要以C或A結(jié)尾。2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體基因組密碼子均為弱偏好性密碼子，自然選擇和突變壓力均是影響2種食蚊魚(yú)線(xiàn)粒體密碼子偏好性形成的因素，其中自然選擇起主導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)（References）：

保長(zhǎng)虹，李昭楠，關(guān)卻多杰，李長(zhǎng)忠，尹格瑪，賀彩霞，金文杰，周葉吉，陳艷霞.2023.青海湖裸鯉和花斑裸鯉線(xiàn)粒體基因組比較及其系統(tǒng)進(jìn)化分析［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，38（3）：213-226.［Bao C H，Li Z N，Guanque D J，Li C Z，Yin G M，He C X，Jin W J，Zhou Y J，Chen Y X.2023.Compari‐son and phylogenetic analysis of mitochondrial genomes between Gymnocyprisprzewalskii and Gymnocypriseck-loni［J］.Acta AgriculturaeBoreali-Sinica，38（3）：213-226.］doi：10.7668/hbnxb.20193633.

陳國(guó)柱.2010.入侵種食蚊魚(yú)與土著瀕危物種唐魚(yú)的種間關(guān)系研究［D］.廣州：暨南大學(xué).［Chen G Z.2010.Interspe‐cific relationship between the invasive species Gambusia affinis and the native endangered species Tanichthysalbo-mubes［D］.Guangzhou：Jinan University.］

陳星，沈永義，張亞平.2012.線(xiàn)粒體DNA在分子進(jìn)化研究中的應(yīng)用［J］.動(dòng)物學(xué)研究，33（6）：566-573.［Chen X，Shen Y Y，Zhang Y P.2012.Review of mtDNA in molecular evolution studies［J］.Zoological Research，33（6）：566-573.］doi：10.3724/SP.J.1141.2012.06566.

陳銀瑞，宇和纮，褚新洛.1989.云南青鳉魚(yú)類(lèi)的分類(lèi)和分布（鳉形目：青鳉科）［J］.動(dòng)物分類(lèi)學(xué)報(bào)，14（2）：239-246.［Chen Y R，Yu H H，Chu X L.1989.Taxonomy and distri‐bution of the genus Oryzias in Yunnan，China（Cyprino-dontiformes：Oryzhdae）［J］.Zoological Systematics，14（2）：239-246.］

韓春麗，楊果豪，李天香，王健宇，熊忠萍，許尤厚，朱鵬，楊家林，王鵬良.2023.方格星蟲(chóng)線(xiàn)粒體全基因組密碼子偏好性分析［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，54（9）：2604-2613.［Han C L，Yang G H，Li T X，Wang J Y，Xiong Z P，Xu Y H，Zhu P，Yang J L，Wang P L.2023.Codon bias analysis of mito‐chondrial genome in Sipunculusnudus［J］.Journal of Sou-thern Agriculture，54（9）：2604-2613.］doi：10.3969/j.issn.2095-1191.2023.09.011.

劉玉萍，胡建勇，寧子君，肖佩怡，楊天燕.2023.銀色裂腹魚(yú)線(xiàn)粒體基因組序列特征與系統(tǒng)進(jìn)化分析［J］.生物工程學(xué)報(bào)，39（7）：2965-2985.［Liu Y P，Hu J Y，Ning Z J，Xiao PY，Yang TY.2023.Mitochondrial genome sequencecharacteristics and phylogebetic analysis of Schizothorax argentatus［J］.Chinese Journal of Biotechnology，39（7）：2965-2985.］doi：10.13345/j.cjb.220780.

孟乾，張志勇，張志偉，張曹進(jìn)，陳淑吟，祝斐，賈超峰，曹廣勇.2020.斑石鯛和條石鯛線(xiàn)粒體基因組密碼子使用分析［J］.水產(chǎn)科學(xué)，39（5）：702-709.［MengQ，Zhang Z Y，Zhang Z W，Zhang C J，Chen S Y，Zhu F，Jia C F，Cao G Y.2020.Codon bias and cluster analysis on coding regions of mtDNA in rock porgy Oplegnathuspunctatus and roke bream O.fasciatus［J］.Fisheries Science，39（5）：702-709.］doi：10.16378/j.cnki.1003-1111.2020.05.008.

任童童，喻達(dá)輝，翟子欽，譚傳港，何積翠，尚東維，陳移波，白麗蓉.2022.法螺線(xiàn)粒體全基因組密碼子偏好性分析［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，53（5）：1379-1387.［Ren T T，Yu D H，Zhai Z Q，Tan C G，He J C，Shang D W，Chen Y B，BaiL R.2022.Analysis of codon usage bias in mitochondrial genome of Charoniatritonis［J］.Journal of Southern Agri‐culture，53（5）：1379-1387.］doi：10.3969/j.issn.2095-1191.2022.05.020.

任桂萍，董瓔瑩，黨云琨.2019.密碼子中的密碼：密碼子偏好性與基因表達(dá)的精細(xì)調(diào)控［J］.中國(guó)科學(xué)（生命科學(xué)），49（7）：839-847.［Ren G P，Dong Y Y，Dang Y K.2019.Codon codes：Codon usage bias influences many levels of gene expression［J］.Science in China（Series C），49（7）：839-847.］doi：10.1360/SSV-2019-0103.

宋喬喬，鐘金城.2013.牛亞科動(dòng)物線(xiàn)粒體基因密碼子偏好性及聚類(lèi)分析［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，22（10）：1-8.［Song QQ，Zhong J C.2013.Codon usage bias and cluster analysis of mitochondrial genes from Bovinae animals［J］.Acta Agri‐culturaeBoreali-occidentalis Sinica，22（10）：1-8.］doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2013.10.001.

張揚(yáng)，孫曙光，李晴，魏珍.2022.萵苣線(xiàn)粒體基因組密碼子使用偏好性分析［J］.河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，51（10）：114-124.［Zhang Y，Sun S G，Li Q，Wei Z.2022.Codon usage bias analysis of cultivated and wild lettuce mitochondrial genomes［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，51（10）：114-124.］doi：10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.10.013.

Bellgard M，Schibeci D，Trifonov E，Gojobori T.2001.Early detection of G+C differences in bacterial species inferred from the comparative analysis of the two completely sequenced Helicobacter pylori strains［J］.Journal of Mo-lecular Evolution，53（4-5）：465-468.doi：10.1007/s002390 010236.

Bernery C，Bellard C，Courchamp F，Brosse S，Gozlan R E，Jari?I，Telethea F，Leroy B.2022.Freshwater fish inva‐sions：A comprehensive review［J］.Annual Reviews，53：427-456.doi：10.1146/annurev-ecolsys-032522-015551.

Bulmer M.1991.The selection-mutation-drift theory of synony‐mous codon usage［J］.Genetics，129（3）：897-907.doi：10.1093/genetics/129.3.897.

Caiola N，de Sostoa A D.2005.Possible reasons for the decline of two native toothcarps in the Iberian Peninsula：Evi‐dence of competition with the introduced Eastern mosqui‐tofish［J］.Journal of Applied Ichthyology，21（4）：358-363.https：//doi.org/10.1111/j.1439-0426.2005.00684.x.

Chamani Mohasses F，Solouki M，Ghareyazie B，F(xiàn)ahmideh L，Mohsenpour M.2020.Correlation between gene expres‐sion levels under drought stress and synonymous codon usage in rice plant by in-silico study［J］.PLoS One，15（8）：e0237334.doi：10.1371/journal.pone.0237334.

Gao J C，Ouyang X，Chen B J，Jourdan J，Plath M.2017.Molecular and morphometric evidence for the widespreadintroduction of western mosquitofish Gambusia affinis（Baird and Girard，1853）into freshwaters of mainland China［J］.Bioinvasions Records，6（3）：281-289.doi：10.3391/bir.2017.6.3.14.

Kawabe A，Miyashita N T.2003.Patterns of codon usage biasin three dicot and four monocot plant species［J］.Genes&Genetic Systems，78（5）：343-352.doi：10.1266/ggs.78.343.

Lau E T C，Leung K M Y，Karraker N E.2019.Native amphi-bian larvae exhibit higher upper thermal limits but lowerperformance than their introduced predator Gambusia affi-nis［J］.Journal of Thermal Biology，81：154-161.doi：10.1016/j.jtherbio.2019.02.014.

Liu C L，He D K，Chen Y F，Olden J D.2017.Species inva-sions threaten the antiquity of China’s freshwater fish fauna［J］.Diversity and Distributions，23（5）：556-566.doi：10.1111/ddi.12541.

Liu Q P，F(xiàn)eng Y，Xue Q Z.2004a.Analysis of factors shaping codon usage in the mitochondrion genome of Oryza sativa［J］.Mitochondrion，4（4）：313-320.doi：10.1016/j.mito.2004.06.003.

Liu Q P，F(xiàn)eng Y，Zhao X A，Dong H，Xue Q Z.2004b.Synony-mous codon usage bias in Oryza sativa［J］.Plant Science，167（1）：101-105.doi：10.1016/j.plantsci.2004.03.003.

Lowe S，Browne M，Boudjelas S，De Poorter M.2000.100 of the world's worst invasive alien species：A selection from the global invasive species database［M］.Gland：Invasive Species Specialist Group，World Conservation Union.

Mack R N，Simberloff D，Lonsdale W M，Evans H，Clout M，Bazzaz FA.2000.Biotic invasions：Causes，epidemiology，global consequences，and control［J］.Ecological Applica-tion，103）：689-710.doi：10.1890/1051-0761（200010［0689：BICEGC］2.0.CO；2.

Pouyet F，Mouchiroud D，Duret L，Sémon M.2017.Recombi-nation，meiotic expression and human codon usage［J］.Elife，6：e27344.doi：10.7554/eLife.27344.

Pyke G H.2005.A review of the biology of Gambusia affinis and G.holbrooki［J］.Reviews in Fish Biology and Fishe-ries，15：339-365.doi：10.1007/s 11160-006-6394-x.

Pyke G H.2008.Plague minnow or mosquito fish？A review ofthe biology and impacts of introduced Gambusia species［J］.Annual Review of Ecology Evolution and Systema-tics，39（1）：171-191.doi：10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173451.

Sanz N，Araguas R M，Vidal O，Diez-del-Molino D，F(xiàn)ernández-Cebrián R，García-Marín J L.2013.Genetic characteriza-tion of the invasive mosquitofish（Gambusia spp.）intro-duced to Europe：Population structure and colonizationroutes［J］.Biological Invasions，15：2333-2346.doi：10.1007/s 10530-013-0456-5.

Seward E A，Kelly S.2016.Dietary nitrogen alters codon bias and genome composition in parasitic microorganisms［J］.Genome Biology，17（1）：226.doi：10.1186/s 13059-016-1087-9.

Sharp P M，Emery L R，Zeng K.2010.Forces that influence the evolution of codon bias［J］.Philosophical Transactions of the Royal Society London Series B.Biological Sciences，365（1544）：1203-1212.doi：10.1098/rstb.2009.0305.

Stockwell CA，Weeks S C.1999.Translocations and rapid evo-lutionary responses in recently established populations of western mosquitofish（Gambusia affinis）［J］.Animal Con-servation，2（2）：103-110.doi：10.1111/j.1469-1795.1999.tb00055.x.

Sueoka N.1988.Directional mutation pressure and neutral molecular evolution［J］.Proceedings of the National Aca-demy of Sciences，85（8）：2653-2657.doi：10.1073/pnas.85.8.2653.

Sueoka N.1999.Two aspects of DNA base composition：G+C content and translation-coupled deviation from intra-strand rule ofA=Tand G=C［J］.Journal of Molecular Evo-lution，49（1）：49-62.doi：10.1007/pl00006534.

Uddin A，Choudhury M N，Chakraborty S.2017.Factors influ-encing codon usage of mitochondrial ND1 gene in pisces，aves and mammals［J］.Mitochondrion，37：17-26.doi：10.1016/j.mito.2017.06.004.

Vannini A，Bruni G，Ricciardi G，Platania L，Mori E，Tricarico E.2018.Gambusia holbrooki，the“tadpolefish”：The impact of its predatory behaviour on four protected species of European amphibians［J］.Aquatic Conservation：Ma-rineand Freshwater Ecosystems，28（2）：476-484.doi：10.1002/aqc.2880.

Vidal O，García-Berthou E，Tedesco P A，García-Marín J L.2010.Origin and genetic diversity of mosquitofish（Gam-busiaholbrooki）introduced to Europe［J］.Biological In-vasions，12（4）：841-851.doi：10.1007/s 10530-009-9505-5.

Wright F.1990.The‘effective number of codons’used in a gene［J］.Gene，87（1）：23-29.doi：10.1016/0378-1119（90）90491-9.

（責(zé)任編輯蘭宗寶）