密码子偏好性指的是生物体基因中密码子使用频率的差别。自然选择作用于物种的密码子使用模式,因为研究发现密码子偏好性可能会影响基因中翻译延伸速度、蛋白质的合成速率、RNA的降解速度和蛋白质折叠准确率等。同时密码子使用模式又受到基因组突变压力,基因转换偏好等非选择因素的影响。调查单个物种或一个类群中的密码子使用偏好,可以提供一个解析不同进化因素—自然选择、突变和漂变—如何作用该物种或类群基因组的窗口。直翅目昆虫的密码子偏好性研究主要集中于线粒体基因组。很大一部分原因是因为昆虫线粒体基因组是目前工作中大量收集的数据类型。但是线粒体基因数量少,而且有其独特的遗传模式,基因表达量方面也与整体基因组有着极大的差异。因此线粒体基因的密码子使用模式并不能够代表核基因整个基因组的密码子使用偏好性。另外已有研究往往基于序列分析,而没有考虑物种的基因表达水平对其密码子偏好性的影响。本论文共研究了 20种直翅目昆虫的完整转录组数据,分析了这些物种密码子使用模式及其异同。转录组数据可以同时提供基因序列和表达量信息,使得不仅仅可以计算传统的、基于序列的密码子偏好性的测量指标（如ENC,RSCU）,还可以获得与表达量相关的首选密码子数量。论文具体研究内容和主要结果如下:首先,本研究完成了对20种直翅目昆虫转录组数据的组装,包括1种疾灶螽属的内陆疾灶螽（Tachycines meditationis T.meditationis）和蝗总科15个属的19个物种,极大地扩充了直翅目昆虫的分子数据库。由于直翅目内部,尤其是蝗总科的系统发育存在着很大争议,这些昆虫的转录组数据将极大的帮助未来构建系统发育分析解决争议。其次,本论文单独分析了内陆疾灶螽的密码子偏好性。物种的密码子偏好程度虽然受多种因素影响,但是理论和实际研究都指出,与转录相关的选择作用比较微弱,只有在有效种群较大的物种中才能体现。内陆疾灶螽是一种在国内广泛分布,且常见于人类居住的周边环境中。鉴于该物种的分布范围和对环境强大的适应能力,我们预测内陆疾灶螽应该有较大的有效种群。因此,转录组应该具有明显密码子偏好性,且应与基因表达水平强烈相关。但意外的是,我们分析发现在内陆疾灶螽转录组基因序列中,所有61个密码子（除去终止密码子）的RSCU都小于1.5,而且没有找到任何使用频率和基因表达相关的首选密码子。虽然内陆疾灶螽整体微弱偏向以GC结尾的密码子,但是部分原因可以用基因中的GC含量差异来解释。这一结果表明内陆疾灶螽密码子使用偏好性相对较弱,与预测相反。我们可能需要对内陆疾灶螽的遗传多样性与谱系结构做进一步分析,获得更准确的有效种群大小。最后,本论文通过比较研究蝗总科下19个物种来寻找与密码子偏好相关的各种基因参数（GC3含量,基因表达量,蛋白质长度,氨基酸的疏水性和芳香性）。研究发现蝗总科物种与内陆疾灶螽不同,偏好以AU结尾的密码子。大部分物种中GC3含量是影响密码子ENC值和RSCU值的决定性因素,即突变压力是导致密码子偏好性的首要原因。少数物种中发现除GC3含量以外其他基因参数（基因表达量,蛋白质长度,氨基酸的疏水性和芳香性）与密码子使用的相关性。表明选择作用导致的密码子偏好性只在少数物种中出现。我们研究还发现,与表达相关的首选密码子数量和基因组大小有微弱的相关。鉴于密码子偏好与基因组大小直接相互作用的可能性很小,可能是同时作用于二者的某种因素导致的相关性。当然,这种相关性还有待更多物种数据和比较系统发育学方法的确认。结论:本研究所利用的内陆疾灶螽以及多种蝗总科物种都是广泛分布且常见的物种,但研究结果和预测相悖。这些物种整体上密码子偏好性较弱,突变压力是主要进化驱动力,密码子使用与编码蛋白特征的相关性只在少数物种中出现。一方面,我们可能需要对这些物种的谱系结构、历史做更多的群体遗传学调查以获取更准确的有效种群大小数据。另一方面,可能在直翅目中有其它因素,使得具有大种群的物种也未必能够有明显的密码子偏好性。在直翅目中进一步收集更多物种的转录组数据将有助于发现更多与密码子偏好性相关的生物因素,丰富我们对密码子使用规律的理解。