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生物信息学课程论文一个玉米 Mlo 基因的电子克隆与生物信息学分析姓名：学号：班级：生科2班一个玉米 Mlo 基因的电子克隆与生物信息学分析摘 要：Mlo 基因家族在植物抗病方面有极大的优势，但有些 Mlo 基因的功能还未知。经序列拼接电子克隆得 到 1 个玉米的 Mlo 基因，采用生物信息学方法预测分析了编码蛋白的一、二、三级结构，并对其功能进行了预测。结 果表明：玉米 Mlo 基因编码的蛋白有一个保守的 DUF1084 结构域，此结构域功能在植物中尚未知。生物信息学分析 表明，此蛋白很可能是一种类似于 G 蛋白偶联受体的膜结合转运蛋白而参与到信号传递过程中。 关键词：玉米；Mlo 基因；电子克隆；生物信息学植物在长期的生物进化中形成了一系列复杂而 严密的防御机制，使自身免受病原物的侵害[1，2]。抗 病基因是植物防御体系中的最重要组成部分。Mlo 基因最初在大麦中被发现，这类基因在植物中编码 一个七次跨膜结构域的蛋白家族，可能起到与 G 蛋 白偶联受体(G Protein Coupled Receptor，GPCR)类似 的功能。他们的拓扑结构、亚细胞定位和序列多样化 与动物和真菌的 G 蛋白偶联受体很相似。野生型 mlo 基因赋予大麦对白粉菌的广谱抗性[3]。白粉病是 由白粉菌引起的真菌性病害，白粉菌能侵染 650 多 种单子叶植物和 9 000 多种双子叶植物[4，5]。目前已 对拟南芥、水稻和杨树中的 Mlo 基因家族有深入的 研究[6]。 电子克隆法是近年来基于表达序列标签(Expressed Sequence Tag，EST)和基因组数据库发展起来 的基因克隆新型技术[7]，具有效率高、成本低、对实验 条件要求低等特点。因此可以快速获得一些新基因， 从而使新基因的应用成为可能。 挖掘玉米中未知的抗病基因对玉米的抗病育种 有很大帮助。本研究以玉米为材料，对其中的一个 Mlo 基因进行电子克隆，并对其进行部分生物信息 学方面分析，为玉米 Mlo 基因的应用及玉米的抗病 育种提供理论依据。 1 材料与方法试验材料 来自 National Center for Biotechnology Information(NCBI)的蛋白及核酸数据库。 玉米 Mlo 基因的电子克隆 根 据 GenBank 上 公 布 的 水 稻 Mlo 基 因 序 列 (Os01g54784.1)，通过 NCBI 的 tblastn 得到玉米的 EST 序 列 (GenBank 登 录 号 分 别 为 EE177882.2，DV523805.1，EB163548.1，EB163379.1)，经序列拼接 后利用 NCBI 的 ORF Finder 得到玉米 Mlo 基因的 cDNA 序列。 玉米 Mlo 基因的生物信息学分析 利用来自生物信息学数据库和互联网上的软件 进行分析[8，9]。用 Protparam 分析蛋白的一级结构及其 等电点、分子量和半衰期；用 TMHMM2.0 Server 进行 跨膜结构域分析；用 Predictprotein 和 SOPMA 预测 其二级结构和疏水性；用 TargetP 进行导肽分析；用SignalP 3.0 Server 进行信号肽分析；用 Protfun 2.0 Server 分析蛋白质功能；用 CPHmodels- 3.0 Server 预 测其三级结构。 2 结果与分析 2.1 玉米 Mlo 基因的电子克隆及蛋白翻译 玉米 EST 序列经序列拼接后得到 Mlo 基因的 全长及翻译蛋白如下： Mlo 基因的 cDNA 为： ATGGGCCGCTACGGGCCCTTCCCTGCCGCCGCCGGTGATGGCGGGGGCTGCCTGCCCCTGCCGATTGTAGCGGCTGAAGGCGCGCTGGCTGTCCTGGACGGCGCCATTGCGACCGCGGCCTTCGTGCAGTTAGCAAGGATTCATAGGCACAACCAGCTACAAGGATGGACTCGGCAAAAGATATTCCATTTTATGATTGGTCTATCAAACATAGTATTCCTAGTATATTTCGTGTCTACCATCATTGCTACTTGTCAGAGATGGATTTGCTGGGTACATGGATGTGGATTTGTTCTCATGGCTAGTCCACAGATATTGCTTCTTGCTTCTTTCCTCTTGCTACTGTCATTCTGGGTTGACCTGTGTCATCAGACAAATGATGAAGACGAAGAAGATGGAAGGAGTCAGAGTCACCATGAAGCTTTACTAGACAGAACAAAAGCGAAACCTGGCATTCATCCTGTTAATATCCGTCAGAGGTGTTGCCCAGGAATACAGC