玉米（Zea mays）是一年生禾本科植物，起源于美洲大陆，大约在16世纪初期传入我国，玉米的传入为急剧增长的人口提供了必需的粮食[6]。玉米在全世界热带和温带广泛种植，是重要的粮食作物和饲料作物，在解决温饱问题和发展国民经济中发挥了重要作用[7]。然而，重要作物如玉米中的BRD基因及其功能还不明确。本研究采用生物信息学方法对玉米基因组中的BRD基因进行系统鉴定，并对其进化机制和表达模式进行全面分析，为该家族基因的进一步功能研究奠定基础。

2  材料与方法

2.1  序列检索、蛋白质等电点以及亚细胞定位分析

利用BRD结构域的一致性序列在玉米基因组数据库（MaizeGDB，/）中进行检索，以鉴定玉米BRD基因。对E值<10-5的序列在Pfam数据库中（http://pfam.xfam.org/search）验证是否存在BRD结构域。若其为要找的BRD基因，则下载其编码序列（CDS）和蛋白质氨基酸序列，并记录染色体位置、外显子数、转录方向，以及蛋白质氨基酸数等基本信息。

使用ProtParam工具（h/）进行蛋白质等电点和分子量预测。利用TargetP 1.1 Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）进行亚细胞定位分析。

2.2  染色体分布和复制事件

在MaizeGDB网站上下载基因的座位信息，利用MapChart软件绘制染色体分布图。若两个基因在染色体上相距很近，以间隔不超过5个基因确定串联重复事件。

2.3  多序列对比和系统发育分析

采集到玉米BRD蛋白的氨基酸序列后，使用MEGA5.1软件进行多序列比对，采用邻接法（Neighbour-Joining method）构建系统发育树，bootstrap重抽样进行了1000次。

2.4  表达分析

利用已知的玉米BRD基因的CDS序列在NCBI EST数据库（/）中进行搜索，选择匹配率大于95%、长度大于200bp且E≤10-10的作为对应的EST序列记录下来，对序列联配的结果按组织器官的来源进行分类，从而获得玉米BRD基因的表达信息。玉米BRD基因的RNAseq表达分析以对应的基因座位号在RNAseq数据库（ITE=maize_sRNA）中进行检索，获得RNAseq表达信息。文献综述

3  结果与分析

3.1  玉米BRD基因

利用BRD结构域一致性序列在MaizeGDB 中进行比对搜索，并在pfam数据库中进行鉴别，一共鉴定出了16个玉米BRD基因。根据BRD基因在染色体上的位置，将其系统命名为ZmBRD1～ZmBRD16。基因的基本信息列于表1。玉米BRD基因的外显子数从3个～11个不等，结果说明它们均不起源于逆转录转座事件。玉米BRD蛋白质的长度变异较大，最短的为ZmBRD16，含有447个氨基酸，最长的为ZmBRD4，有1309个氨基酸。蛋白质等电点分析结果表明，有8个玉米BRD蛋白为酸性蛋白，其他8个玉米BRD蛋白为碱性蛋白。亚细胞定位预测分析表明，有7个玉米BRD蛋白定位为叶绿体，其余BRD蛋白定位在其他位点。

3.2  染色体分布和复制事件

为研究BRD基因在玉米染色体上的分布，通过基因组检索确定了16个ZmBRD基因在染色体上的位置，利用MapChart软件绘制分布图（图1）。结果表明，ZmBRD基因分布在9条染色体上，其中2号染色体上最多，有4个基因，4号染色体含有3个基因，5号和7号染色体分别含有两个基因，其余染色体均含有1个基因（图1）。基因复制分析表明没有基因起源于串联重复事件。

3.3  玉米BRD蛋白系统发育分析来.自/751论|文-网www.751com.cn/

为了研究玉米BRD家族的进化历史与机制，对16个BRD蛋白进行系统发育分析（图2）。从系统发育树上可以看到，16个BRD蛋白一共可以分为2个不同的亚族（Ⅰ和Ⅱ），说明其序列和功能已经发生分化。在系统发育树的末端发现了7对旁系同源基因，说明该家族以物种特异的方式进行了扩张。 玉米BRD结构域非典型激酶家族的生物信息学分析(2):http://www.751com.cn/shengwu/lunwen_73444.html