[发明专利]一种用于植物外源基因改造的CodonPlant系统及其改造方法

权利要求书

1.一种用于植物外源基因改造的CodonPlant系统，其特征在于，包括输入模块、处理模块、输出模块；其中，输入模块用于用户输入基因序列、密码子使用频率排序表以及群体个数n；处理模块用于接收输入的密码子信息内容、密码子使用频率排序表信息内容，并依据用户输入的群体个数n，进行有效处理，并通过输出模块，输出对应的结果；

所述的输入模块包括序列模块、密码子使用频率排序表模块和群体个数模块，序列模块可输入的序列必须为三的倍数，输入的序列以三联体划分，传送到处理模块中；密码子使用频率排序表模块可输入的格式为同义密码子放在同一行，且按使用频率高低从左到右依次排列，中间以冒号隔开，非同义密码子在换行表示；群体个数模块用于输入群体个数n；

所述的处理模块依据遗传算法进行处理最终获得一条最优序列，至少包括种群序列产生模块、期望值设置模块、种群序列处理模块以及增加序列模块；

所述的输出模块，输出的序列保存在output.txt中；

所述的遗传算法，过程如下：

1)依据输入的种群数量，随机产生20条序列，构成一个种群；

2)轮盘赌法随机挑取2条序列；

3)1条父本序列，一条母本序列，50％交叉率得到子代；

4)5％随机同义突变；

5)检查是否含有剪切位点，含有时进行定点同义突变：去除植物序列剪切信号、去除多聚腺苷酸化序列、去除酶切信号；

6)检查是否有mRNA二级结构，含有时进行定点同义突变：正向重复、反向重复、镜像重复、倒转重复；

7)统计剪切位点个数、重复序列个数和CAI指数，多目标参数计算估值函数，得到打分。

2.根据权利要求1所述的用于植物外源基因改造的CodonPlant系统，其特征在于，所述的种群序列产生模块用于依据用户输入的信息，产生n条随机序列构成一个种群；期望值设置模块用于用户输入多目标优化期望值；种群序列处理模块在收到用户输入的多目标优化期望值，根据轮盘赌原则选择2条基因，进行基因交叉处理，然后进行基因随机变异，针对剪切位点，进行定点随机变异，针对重复序列，进行定点随机变异，其中，随机变异均使用同义密码子替换，计算估值函数，并替换较差序列，放回原种群，进行循环操作，依据多目标参数计算估值函数得到打分，最终得到优化种群，从中选择出最优序列。

3.根据权利要求1所述的用于植物外源基因改造的CodonPlant系统，其特征在于，所述的增加序列模块，用于增加亚细胞器定位序列、kozak序列、内含子片段序列，获得最终用于输出的序列。

4.一种采用权利要求1所述的用于植物外源基因改造的CodonPlant系统改造植物外源基因的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：序列以及密码子使用频率的输入，并输入群体个数n；

第二步：遗传算法计算，依据用户输入的信息，产生n条随机序列构成一个种群，用户输入多目标优化期望值，根据轮盘赌原则选择2条基因，进行基因交叉处理，然后进行基因随机变异，针对剪切位点，进行定点随机变异，针对重复序列，进行定点随机变异，其中，随机变异均使用同义密码子替换，删除mRNA降解信号，去除植物序列剪切信号、去除多聚腺苷酸化序列、去除内含子切割序列CATTG、去除AT富集区；计算估值函数，并替换较差序列，放回原种群，进行循环操作，依据多目标参数计算估值函数得到打分，最终得到优化种群，从中选择出最优序列；

第三步：增加亚细胞器定位序列、kozak序列、内含子片段序列；

第四步：输出序列：输出结果保存在output.txt中，方法结束。

5.根据权利要求4所述的采用用于植物外源基因改造的CodonPlant系统改造植物外源基因的方法，其特征在于，第一步中，基因序列由ATG开始TAA终止，每条序列为三的整数倍，要求一个序列一行，序列结束有换行。

6.根据权利要求4所述的采用用于植物外源基因改造的CodonPlant系统改造植物外源基因的方法，其特征在于，第一步中，密码子使用频率表要求格式为同义密码子放在同一行，且按使用频率高低从左到右依次排列，中间以冒号隔开，非同义密码子在换行表示。