cDNA差示分析法

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基因差异表达分析方法及其在作物遗传育种中的应用

基因差异表达分析方法及其在作物遗传育种中的应用

基因差异表达分析方法及其在作物遗传育种中的应用苏在兴高闰飞李强【摘要】植物基因的差异表达是细胞形态和功能多样性的根本原因,也是各种生理及病变过程的物质基础.分析基因差异表达是近30年来分子生物学研究的重点,研究方法也从最早的差减杂交、差异显示PCR和cDNA代表性差异分析等,不断地发展到基于测序的表达系列标签和转录组测序技术,其中高通量测序技术的应用,使得分子生物学进入后基因组时代,特别是转录组测序可高效率、大批量地获取差异表达基因.通过基因差异表达分析,可挖掘农作物的优异农艺性状、高品质、抗性以及杂种优势等相关基因,辅助常规育种,提高农作物的品质、产量、抗性等综合性状,并为探究其机理、机制奠定基础.【期刊名称】《江苏师范大学学报:自然科学版》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】8页(P38-45)【关键词】基因差异表达;转录组测序;农艺性状;品质性状;抗性;杂种优势【作者】苏在兴高闰飞李强【作者单位】[1]江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室,江苏徐州221131;[2]中国农业科学院甘薯研究所,江苏徐州221131;[3]江苏师范大学生命科学学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】Q786植物基因差异表达是在转录水平上对基因的表达情况进行研究,包括2个及2个以上材料之间存在差异基因或者差异基因在相同环境条件下具有不同的表达模式,以及同一材料在不同处理下,同一基因呈现不同的表达模式2种情况.在真核生物基因组中,仅约10%~15%的基因在细胞中表达,而且在不同发育阶段、不同生理状态和不同类型的细胞中基因表达也不同[1].基因的差异性表达是细胞形态及功能多样性的根本原因,也是植物生长发育和各种生理及病变的物质基础[2].通过基因差异表达,分离新的功能基因、挖掘和鉴定差异表达基因的新功能等,对作物遗传改良具有十分重要的意义.目前,分子生物学技术逐步应用到作物遗传育种中,分子标记辅助育种、转基因育种以及分子设计育种正在成为作物遗传改良的重要手段[3].1990年代开始,基因差异表达分析方法逐渐得到发展[4-12],并在挖掘新的功能基因以及揭示基因的新功能方面表现出优势.随着研究的深入,对差异性表达基因的富集程度要求更高,从而促使基因差异表达的筛选方法不断得以丰富和改进,尤其是测序技术的发展,使得差异表达基因的获得更加便捷,数量更多,效率更高[13].本实验室也采用基因差异表达分析技术,解析徐薯18和徐781 2个甘薯品种在新陈代谢、抗逆性和碳水化合物积累等方面的机理机制,已获得一批与新陈代谢、抗逆性、物质积累等相关的功能基因.本文简要综述不同基因差异表达分析方法的特点、原理及优缺点,进一步阐述基因差异表达分析技术在作物农艺性状分析、品质性状分析、抗性分析以及杂种优势分析等方面的应用,以期对后续的研究工作有所裨益.1.1 基因差异表达分析方法1.1.1 差减杂交(subtractive hybridization,SH) 最初由Lamar等[4]于1984年报道,用于分离老鼠Y染色体的特异性探针.该方法也叫扣除杂交或减法杂交.差减杂交是对2种遗传背景大致相同而性状有差异的材料进行研究,基因组DNA或者mRNA(反转录成cDNA)经特定的核酸限制性内切酶消化后,在一定的条件下进行分子杂交,选择性地去除2部分共有基因杂交后形成的复合物,将含有目的基因的未杂交部分收集后装入载体,从而构建差减文库.佘卫炜等[14]用该方法成功地分离到6条与藏红花苷合成相关的特异性表达cDNA片段.该方法克服了示差筛选技术的局限性,灵敏度较高,也能有效检测转录丰度低的基因[15],但操作难度大,费时费力,重复性较差,并且在酶切不彻底等情况下很难得到满意的结果[16].1.1.2 mRNA差异显示逆转录PCR(differential display of reverse transcriptional PCR,DDRT-PCR) 1992年,Liang等[5]根据高等生物成熟的mRNA具有poly(A)尾巴的特性,建立了mRNA差异显示逆转录PCR.该方法利用含Oligo(dT)n的寡聚核苷酸作为锚定引物,通过逆转录酶的催化,将真核生物细胞中全部表达的mRNA逆转录为cDNA,通过PCR扩增,利用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳将有差异的片段分开,从而筛选出差异表达基因.张弛等[17]利用该方法研究水稻77-170(Oryza Sativa var. Japoinca)及其耐盐突变体M-20在盐胁迫下基因表达的差异,克隆到13个与盐诱导相关的cDNA片段,其长度范围在200~600 bp 之间.该方法具有技术应用成熟、效率高、灵敏度高的优点,实验每一步均可检测,无需实验结束,但假阳性率高,最高达70%,所得的cDNA片段较短,很难扩增到ORF(open reading frame)内部[18-19].1.1.3 cDNA代表性差异分析(cDNA-RDA) 在Lisitsyn等[20]建立的DNA代表性差异分析(representational difference analysis,RDA)方法的基础上,1994年,Hubank等[6]建立了cDNA代表性差异分析技术.该技术对2组材料的cDNA 进行酶切消化,并为酶切片段连接特异寡聚核苷酸接头,进行PCR扩增,分别获得实验组(T)和对照组(D)的扩增子.再次酶切2组扩增子并对T组扩增子添加新接头,然后将T组扩增子与富余的D组扩增子混合,形成杂交体,用与新接头互补的特异引物对杂交体进行PCR扩增,其中T/T杂交体进行指数扩增,T/D杂交体进行线性扩增,D/D杂交体不扩增.对差异产物进行多轮PCR后,可用普通琼脂糖凝胶检测差异表达条带[21-22].Ling等[23]将该技术运用于分离大豆不同萌发期子叶中的差异表达基因,并成功克隆到CysP1和CysP2 2个编码半胱氨酸蛋白酶的新基因.1.1.4 表达系列标签(serial analysis of gene expression,SAGE) 1995年,Velculescua等[7]首先提出基因表达系列分析技术,该方法通过限制性酶切含有生物素标记的cDNA,产生能够代表其相应转录物的cDNA短标签(9~14 bp),然后随机连接并进行测序分析.单一转录体由其特异性的短标签所代替,用SAGE软件定量分析标签的丰度,代表转录体的表达水平.Song等[24]采用SAGE法分析超级杂交稻LYP9及其亲本93-11、PA64s在不同时期、不同组织部位的差异表达基因,获得12种主要的基因表达模式,其中406个基因上调表达,469个基因下调表达,这些基因可能与水稻的杂种优势有关.该方法可以将多个短标签串联测序,能够寻找低丰度的转录物,但其依赖已测序的基因序列,过短的序列标签所涵盖的信息无法被准确注释到基因组上[25-26].1.1.5 抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH) 1996年,Diatchenko等[8]提出抑制差减杂交,也叫抑制性消减杂交,结合了抑制PCR和差减杂交技术,利用抑制性PCR,选择性地扩增目的cDNA片段,显著增加了低丰度差异表达cDNA获得的概率.Tirumalaraju等[27]应用SSH技术从抗花生根结线虫和感花生根结线虫2份材料中获得70个差异表达ESTs,并证实各种非生物、生物(含根结线虫)胁迫和植物应答此类胁迫时与水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)及乙烯信号传导之间的关系.这些差异表达候选基因为获得抗根结线虫种质资源并培育优良抗性花生新品种提供可能.该方法简单、成熟、易操作,且效率高,筛选周期短,通常3~4 d可获得基因差异表达片段.但是SSH技术得到的cDNA是限制酶消化的cDNA,不是全长cDNA;材料之间最好是存在细微差异,小片段缺失时也不能有效检测;实验中酶切后的cDNA与接头连接的效率是该方法的关键,若连接效率低,有些差异表达的基因就会漏检[18].1.1.6 cDNA限制性片段长度多态性分析(cDNA-AFLP) 在Botstein等[28]建立的限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)方法的基础上,1995年,Vos等[29]结合PCR扩增提出一种新的DNA指纹技术,即扩增片段长度多态性(amplification fragment length polymorphism,AFLP).1996年,Bachem等[9]结合RT-PCR和AFLP提出cDNA-AFLP技术,用于对转录组表达情况进行分析.该技术采用2种不同的内切酶切割cDNA片段,并添加含有与引物序列互补的人工接头,进行PCR预扩增后用聚丙烯酰胺凝胶区分差异条带.Nie等[30]运用cDNA-AFLP技术从玉米亲本和杂交种的叶、根和成熟胚中分别分离到180、170和108个差异表达基因,为揭示玉米杂种优势提供了线索.cDNA-AFLP 技术具有很好的重复性,假阳性比较低,不需要预先知道基因的序列信息,能够通过扩增条带显色强度判断基因表达量的差异[31].1.1.7 基因芯片(DNA Chips)技术是指把大量核酸片段固定在载体上,组成密集的按序排列的探针群,通过与标记样品的核酸杂交,判断靶核苷酸的有无或数量多少的一项技术,主要包括芯片的制备、杂交与检测等3个步骤.常见的芯片可分为2大类:一种是原位合成,适用于寡核苷酸;另一种是直接点样,多用于大片段DNA.姜兆远等[32]将Affymetrix表达谱芯片运用于水稻与稻瘟病不同小种的互作研究,水稻与稻瘟病菌非亲和互作的基因表达谱及其亲和互作的基因表达谱之间存在较大差异,将基因芯片筛选到的差异表达基因通过GO注释,明确了差异基因的分子功能及信号通路,有利于进一步了解植物抗病机制,并可能为稻瘟病防治提供新的途径.该方法同时将大量的探针固定于支持物上,可以同时对大量序列进行检测,克服了传统的核酸印迹杂交操作复杂、自动化程度低,且检测序列数量少等缺点.但该方法所用仪器及软件价格较昂贵,探针的合成和固定比较复杂,难以检测低丰度表达的基因[33].1.1.8 半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR 半定量逆转录多聚合酶链式反应(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)是探究基因差异表达的有效手段之一[10].采用PCR技术同时对2组或多组材料的目的基因和内参基因(internal reference genes)进行扩增,运用琼脂糖凝胶电泳PCR扩增产物,并调节内参基因条带强度一致,便可直观地呈现出目的基因在不同组织或者不同材料中是否表达,且能对比其表达丰度[11,34].1993年,Higuchi等[35]根据PCR延伸阶段随着DNA双链的生成,含有荧光的EB(ethidium bromide)染料能嵌入DNA链内部而激发荧光,提出实时荧光定量PCR(real time quantitative RT-PCR,qRT-PCR)的概念.荧光定量PCR具有很好的特异性,重复性好,操作简单快捷,全反应过程在一个封闭的PCR管中进行,可以实时地进行监测,而且扩增结束后不需要进一步处理.Applied Biosystems、Bio-RAd等公司推出实时荧光定量PCR配套的仪器和试剂,使得该技术在研究基因表达方面逐渐成为主流手段[36]. Fu等[37]采用SSH法从3份水稻材料中获得一批抗旱相关的基因,并用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR对300多条特异条带进行确证,为完善水稻抗旱相关QTLs及获得候选功能基因奠定基础.1.1.9 转录组测序(RNA-Seq)技术转录组(transcriptome),广义上指特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的总和,主要包括信使RNA(message RNA,mRNA)、核糖体RNA(ribosome RNA,rRNA)、转运RNA(transport RNA,tRNA)和非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA).狭义上,一般指特定组织或细胞中转录的全部mRNA[25].转录组测序就是利用高通量技术对转录组进行测序分析,并对获得的读段进行过滤、组装以及生物信息学分析.RNA-Seq需要将mRNA反转录成cDNA,并对合成的cDNA作末端修复、加poly(A)尾巴及连接测序接头,片段化为测序平台所需的长度,PCR扩增,构建测序文库,利用相应的测序平台进行序列测定.对于有参考基因组序列的物种,可根据其参考序列(reference assembly)组装,没有参考基因组序列的物种,则进行从头组装(denovo assembly)[12,38].根据组装情况,以单位长度的转录物上覆盖的读段数来衡量基因的表达水平(reads per kilo bases per million reads,RPKM).RNA-Seq 主要用于研究2个及以上样本中基因的差异表达情况,如正常条件下的棉花幼苗和盐胁迫下的棉花幼苗等[39].转录组测序技术具有较高的灵敏度,可以同时获得组织内的全部转录本;能检测出SNP等单个核苷酸的差异,具有很高的精确度;通过组装分析能得出基因家族中的不同拷贝或可变剪接.随着测序仪器的升级,RNA-Seq 费用逐渐下降,除了从测序数据中挖掘差异表达基因外,还可以挖掘SSR、SNP信息以及组装出尽可能完整的Unigenes序列,为后续的基因克隆和功能验证奠定坚实基础[40-45].1.1.10 基因编辑技术近年来,锌指核酸酶(zinc-finger nucleases,ZFNs)、类转录激活样效应核酸酶(artificial transcription activator-like effector nucleases,TALENs)和CRISPR-Cas9等[46]基因编辑技术(gene editing)逐步发展并得到广泛应用.基因编辑技术能在基因组水平上对DNA序列进行剪辑或插入,从而导致目的基因的表达受到抑制或表达产物失去相应的功能.Piffanelli等[47]发现,在与小麦亲缘关系较近的大麦中,MLO基因功能的缺失突变使其对白粉病产生广谱和持久的抗性.Wang等[48]采用TALEN和CRISPR-Cas9技术对小麦MLO基因进行编辑,已经获得具有广谱抗白粉病的小麦材料.Qi等[49]结合qRT-PCR检测NgAgo酶与不同引导序列组合作用下目标基因fabp11a的差异表达情况,表明NgAgo技术在降低基因表达水平方面表现出优异的特性.1.2 基因差异表达方法的特点比较SH、DDRT-PCR、cDNA-RDA等方法都是研究基因差异表达的有效工具(表1),其中SAGE、cDNA-AFLP等5种技术能检测出差异表达基因的表达丰度,而其他4种方法则不能;除SH外,其他基因差异表达分析方法均基于PCR技术.应用DDRT-PCR时,结合PCR扩增,可检测出低丰度的mRNA样品,而cDNA-RDA、SSH和cDNA-AFLP等需要经过2~3次PCR扩增,高度富集差异表达基因,保证有较高的特异性,减少假阳性率;SH、cDNA-RDA和SSH技术需要在2个材料之间进行杂交,故仅能检测2组mRNA的差异表达,其他方法可以同时比较多组材料;SAGE 和RNA-seq需要结合测序以及相应软件分析,才能获取差异表达片段以及各自的表达量,其他技术则通过扩增或杂交即可;DNA Chips和RT-PCR/qRT-PCR分别在设计杂交探针和扩增引物时需要预先知道基因序列信息,其他方法均不需要[8,11,28].2.1 挖掘重要农艺性状相关基因农艺性状是指农作物的株高、生育期、育性及产量等可以代表作物特点的重要因子,是作物育种重要考察指标.Firon等[41]通过分析甘薯起始膨大根(initiating storage roots,ISRs)和纤维根(fibrous roots,FRs)的转录组信息,发现至少2.5倍的表达差异短片段8 353个,采用qRT-PCR法对其中Sporamin、AGPase和GBSS1等9个基因进行检测,表明这些差异表达基因参与碳水化合物的代谢和淀粉合成,促使储藏根的形成.Tao等[43]利用Illumina paired-end(PE)转录组测序技术,结合重头组装策略对甘薯7个不同组织的转录组进行分析,为甘薯组织特异表达基因和非生物逆境基因的研究奠定基础.程立宝等[50]对莲藕进行转录组测序分析,发现86个可能与莲藕根茎膨大相关基因,得到10 个贮藏蛋白合成和5 个淀粉合成相关基因,其中Lrplp8和Lrgbss对莲藕根状茎的膨大起到重要作用.育性是有性繁殖作物重要的农艺性状.雄性不育性的发现及三系配套育种、光温不育等概念的提出及成功运用,为新品种的培育和推广带来了极大的方便[51].黄鹂等[52]利用拟南芥ATH1基因芯片与3种不同类型的白菜不育系及其共同保持系的花蕾的mRNA进行杂交,发现各不育系与保持系的花蕾中基因表达存在巨大差异,不同类型不育系之间花蕾转录组的组成特征也有差异.由于3种不育系与保持系花蕾的差异仅表现在花粉的形成和绒毡层的发育上,而其他花器官均无差别,从而推断这些差异表达的基因可能与花粉花药的发育有关.刘冬梅等[53]用陆地棉洞A 的不育株和可育株小孢子单核早期花药进行转录组测序,获得51个激素相关差异表达基因,首次分析小孢子时期激素相关基因在转录组水平上的差异,并对其中2个关键基因进行验证,为深入研究陆地棉洞A的不育机理和挖掘关键基因奠定了基础.2.2 挖掘重要品质性状相关基因随着农作物新品种的更迭以及栽培技术的革新,我国的粮食产量已达到比较理想的水平,人均收入逐步提高的同时,人们的食物消费开始转向有营养、益健康且口感佳的方向,所以对农产品的外观品质和营养品质等要求更高.外观品质是农产品商品价值的重要指标,如水稻种子灌浆不充分、胚乳中的淀粉粒等营养物质排列疏松导致垩白,影响稻米的外观品质[54].Chen等[55]采用RNA-Seq法,在垩白率及胚乳垩白度均低的籼稻品种PYZX和垩白率及胚乳垩白度均高的粳稻品种P02428中发现5 552个差异表达基因,与PYZX相比,P02428中表达量较高的基因有3 603个,较低的基因1 949个;而与2亲本的高垩白重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)混样相比,低垩白RIL混样中有88个基因表达量较高,623个基因表达量较低,从中分析确定33个可能与垩白相关的候选差异表达基因,为后续的基因功能验证和育种应用奠定了基础.营养品质包括淀粉及可溶糖等碳水化合物、蛋白质、脂肪酸等,不同加工用途对营养成分的要求不尽相同[56].小麦、甘薯等是重要的淀粉类作物,利用基因差异表达技术分析淀粉合成相关的基因,对育种研究至关重要.小麦材料CB037A具有A 型(直径>10 μm)、B型(直径5~10 μm)和C型(直径<5 μm)3种淀粉粒,而PI330483仅有A型淀粉粒,Cao等[57]采用qRT-PCR法对这2份小麦材料的淀粉粒大小与AGPase大亚基、AGPase小亚基、SSⅠ、SSⅡa和SBEⅠ等淀粉合成相关基因的表达模式进行研究,发现SBEⅡa、SBEⅡb、WaxyD1和AGPase大亚基基因在2份材料中呈截然不同的表达模式.2.3 挖掘耐逆相关基因全球气候逐渐恶化,极端天气逐渐增多,其中干旱是非常普遍的现象,正考验着农业生产.Li等[58]利用基因芯片对玉米抗旱相关小RNA的基因差异表达进行分析,得到miR156、miR159、miR319等3个与抗旱相关的家族基因.Deng等[59]用差异表达的方法从耐旱玉米品系中分离到4个差异表达cDNA片段,并用实时荧光定量PCR分析这4个基因在干旱胁迫下的6个玉米近交系中的表达模式,证实候选基因在耐旱品系中呈上调表达,而在干旱敏感品系则相反.现代农业的投入逐渐加大,而农药、除草剂、化肥以及工业废弃物等各种形式的土地污染严重影响我国的粮食和其他经济作物的产出,植物功能基因的差异表达使其能最大限度地耐受逆境胁迫.Gao等[60]通过转录组测序技术获得紫花地丁镉处理与非镉处理条件下892个差异表达基因,且随机选取15个DEGs进行qRT-PCR 结果验证,为进一步研究其耐镉胁迫机制提供遗传学基础.印莉萍等[61]比较正常供铁和缺铁胁迫下铁高效型小麦(京-411)和铁低效型小麦(三属麦-3)的基因表达差异模式,获得ATP结合转运体(ATP binding cassette,ABC)的cDNA片段并进行Northern杂交,证明它的基因表达受缺铁胁迫的抑制.Kato等[62]利用基因芯片分析硝酸铵诱导下拟南芥和水稻中eIF6(eukaryotic translation initiation factor 6)基因的差异表达,发现该基因在这2种植物中呈现出不同的表达模式,表明eIF6基因在不同的物种中具有表达特异性.除了非生物胁迫外,病虫害等生物胁迫也给农业生产造成巨大的损失,所以挖掘生物胁迫应答基因,辅助选育抗病虫新品种,能有效地缓减农药的使用,增加农民收入和提高生产效率.Evers等[63]以抗马铃薯晚疫病品系Solanum phureja和感晚疫病双单倍体S. tuberosum subsp. tuberosum为材料,用差异显示mRNA法,获得与抗病性、胁迫应答、初级新陈代谢和次级新陈代谢相关的基因.2.4 挖掘与作物杂种优势相关的基因作物杂种优势是杂种后代在表型上优于亲本的现象,涉及作物病虫抗性、高产、高油以及高蛋白等多个方面.杂种优势在自然界比较普遍,但对其具体机理却知之甚少.近年来研究者试图运用基因差异表达技术揭示杂种优势的成因,并取得一定的进展.Zhao等[64]用棉花杂交种及其亲本进行杂种优势研究,发现其中差异表达基因有定量和定性的区别,定性差异是在亲本中高表达或低表达的基因在杂交种中显著高表达;而定量差异有4种基本模式,即在双亲中表达,但后代不表达(BPnF1);其中一个亲本表达,后代不表达(UPnF1);亲本均不表达,后代表达(UF1nP);双亲之一有表达,同时后代也表达(UPF1).在亲本及其后代整个生长期叶片中观察到的基因差异表达可能是杂种优势现象的成因.Wang等[65]通过分析12个玉米近交系及其配组的33个杂交系的基因差异表达情况,发现基因在双亲及其杂种后代中均表达的模式占大多数,故杂种优势不仅与基因表达与否有关,还与基因的表达丰度有关;在玉米雌幼穗发育初期,杂交种的基因表达与双亲的基因表达差异最大;另外,某些基因在杂种中不表达,可以促进籽粒的发育并抑制幼穗中小花发育.利用基因差异表达分析技术,能挖掘新的功能基因,揭示基因的新功能等,为探究农作物的农艺性状、品质性状以及抗逆性等方面的机理机制奠定基础.随着生命科学进入后基因组时代,通过测序及功能注释将对DNA序列、基因表达通路、蛋白质结构及其互作关系等进行初步的鉴定.高通量测序技术和生物信息学的运用,结合qRT-PCR验证提高研究的准确性,也加快了该领域的研究进程.本课题组采用转录组测序技术,对比分析甘薯徐薯18和徐781的转录组信息,在一定程度上解释2种材料的淀粉含量差异和抗性差异(数据未发表),但其具体的调控机制有待进一步研究.未来,从基因差异表达分析入手获得相关功能的候选基因,采用基因编辑技术对目标基因进行敲除或降低其表达量,可逐步实现分子设计育种的目标[66-67].*通讯作者:李强,男,研究员,博士,主要从事甘薯遗传与分子育种研究,E-mail:****************.【相关文献】[1] 吴乃虎.基因工程原理[M].2版.北京:科学出版社,1998.[2] 刘凯,曾继吾,夏瑞,等.mRNA差异显示技术及其在园艺植物上的应用(综述)[J].亚热带植物科学,2009,38(1):78.[3] 黎裕,王建康,邱丽娟,等.中国作物分子育种现状与发展前景[J].作物学报,2010,36(9):1425.[4] Lamar E E,Palmer E.Y-encoded,species-specific DNA in mice:evidence that the Y chromosome exists in two polymorphic forms in inbred strains[J].Cell,1984,37(1):171. [5] Liang P,Pardee A B.Differential display of eukaryotic messenger RNA by means of the polymerase chain reaction[J].Sci,1992,257(5072):967.[6] Hubank M,Schatz D G.Identifying differences in mRNA expression by representational difference analysis of cDNA[J].Nucl Acids Res,1994,22(25):5640.[7] Velculescu V E,Zhang L,Vogelstein B,et al.Serial analysis of geneexpression[J].Sci,1995,270(5235):484.[8] Diatchenko L,Lau Y F,Campbell A P,et al.Suppression subtractive hybridization:a method for generating differentially regulated or tissue-specific cDNA probes and libraries[J].Proc Natl Acad Sci USA,1996,93(12):6025.[9] Bachem C W,van der Hoeven R S,de Bruijn S M,et al.Visualization of differential gene expression using a novel method of RNA fingerprinting based on AFLP:analysis of gene expression during potato tuber development[J].Plant J,1996,9(5):745.[10] Cottrez F,Auriault C,Capron A,et al.Quantitative PCR:validation of the use of a multispecific internal control[J].Nucl Acids Res,1994,22(13):2712.[11] 金凤媚,薛俊,郏艳红,等.半定量RT-PCR技术的研究及应用[J].天津农业科学,2008,14(1):10.[12] 张春兰,秦孜娟,王桂芝,等.转录组与RNA-Seq技术[J].生物技术通报,2012,28(12):51.[13] 白根本,沈昕,王沙生.差减杂交方法的原理和应用[J].生物工程进展,1998,18(6):54.[14] 佘卫炜,郭志刚,刘瑞芝.用扣除杂交法分离藏红花苷合成相关基因的克隆[J].清华大学学报(自然科学版),2004,44(12):1592.[15] 李捷,印莉萍,刘维仲.示差扣除杂交法及其在分子生物学中的应用[J].生物技术通报,1999,15(3):9.[16] 白根本,沈昕,王沙生.胡杨盐诱导基因与盐抑制基因的差减杂交显示研究[J].林业科学,2003,39(2):168.[17] 张弛,陈受宜.利用DDRT-PCR技术分析在盐胁迫下水稻耐盐突变体中特异表达的基因[J].中国科学(B辑),1995,25(8):840.。

ddRT-PCR(差示反转录PCR) PCR实验技术

ddRT-PCR(差示反转录PCR) PCR实验技术

ddRT-PCR(差示反转录PCR,又mRNA差别显示技术) mRNA差别显示技术也称为差示反转录PCR(Differential Display of reverse Transcriptional PCR)简称为ddRT-PCR。

它是将mRNA反转录技术与PCR技术二者相互结合发展起来的一种RNA指纹图谱技术。

目前已广泛应用于分离鉴定组织特异性表达的基因。

差别基因表达(differential gene express)是细胞分化的基础。

mRNA 差别显示技术正是对组织特异性表达的基因进行分离的一种快速而行之有效的方法。

该方法的基本原理是首先选取不同的组织样品或不同发育阶段的同一组织样品或同一组织样品经不同药物处理诱导的样品,经总RNA提取后,进行mRNA反转录合成cDNA。

此cDNA的合成是采用Oligo(dT)12 MN为引物,其中M为A,C,G中的任意一种,N为A,C,G或T中的任意一种,所以共有12种oligo(dT)12 MN引物,其中M称为锚定碱基,起增大引物Tm值的作用,N称为分类碱基,对反转录进行分类。

用这12种引物分别对同一总RNA 样品进行cDNA合成,即进行12次不同的反转录反应,从而使反转录的cDNA具有12种类型,也就是对cDNA进行12种归类(目前较为流行的方法是进行4种归类,即M为简并碱基的形式存在),在此基础上对每一类cDNA进行随机引物和反转录引物PCR扩增,通过对组织样品的同一类cDNA的PCR选择性扩增产物凝胶电泳分析,从而反映出不同样品间基因的时间和空间上组织特异性的表达。

如此众多种类的mRNA反转录产物经PCR选择扩增后其类型依然为数众多,很难用电泳系统加以快速准确地分离。

因而需要对反转录产物cDNA进行归类处理,减轻不同PCR产物电泳分离的难度,提高分离的准确率。

(见示意图)一、实验流程:。

基于PCR技术的研究基因差异表达的方法比较

基于PCR技术的研究基因差异表达的方法比较

8生物技术世界 BIOTECHWORLD1 mRNA 差异显示技术1.1 mRNA 差异显示技术的原理mRNA差异显示技术是Liang和Pardee于1992年首次提出的[1]。

它的原理是:因为真核细胞mRNA 3'端具有poly(A)结构,人工合成poly(T)引物即锚定引物与之配对并进行反转录,然后用相同的锚定引物和随机引物进行PCR扩增,用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离PCR 产物,对含有差异的片段进行回收,再次扩增后克隆测序,从而获得cDNA,进而比较基因表达的差异。

1.2 mRNA 差异显示技术的优点所需实验技术简单,只运用了PCR和PAGE两项基本的分子生物学技术;需要初始RNA较少,因为低丰度的mRNA经过PCR扩增以后将会变得很多;可同时比较多组不同mRNA样品之间的基因差异表达情况;既可以分离在表达本质上存在差异的基因,又可以分离在表达产量上存在差异的基因。

1.3 mRNA 差异显示技术的缺点初始得到的差异片段较小,一般在300bp左右;得到的差异片段假阳性比较高,假阳性率高达70%;难以扩增低拷贝的mRNA,从而导致基因差异显示出现误差;由于3' 端引物的简并性,使得某些差异条带无法被扩增出来。

得到的差异片段大多是3' 端非编码序列,可供利用的信息较少;2 抑制性差减杂交2.1 抑制性差减杂交的原理抑制性差减杂交由Diatchenkot首先提出。

它以杂交动力学和抑制性PCR为原理,利用同样条件下高丰度单链DNA分子与同源序列相配对的速度要大于低丰度单链DNA分子的特点,在试验组和驱动组的cDNA变性后再复性的过程中,使材料中原来存在表达量上差异的基因在经过PCR以后达到基本一致[2]。

同时,由于试验组的cDNA在进行杂交之前加有不同的接头,当采用与两个不同接头序列互补的引物进行PCR扩增时,只有目标序列得到有效扩增,非目标序列退火时易产生类似“锅柄”的结构,无法与引物配对,扩增受到抑制。

差异显示

差异显示
差异显示
荧光差异显示系统
主要内容
一、差异显示的基本原理 二、差异显示方法的建立及条件优化 三、差异显示的主要步骤 四、差异显示的优点和缺点 五、差异显示技术的改进 六、基因差异在表达中的应用 七、差异显示技术的展望
一、差异显示的基本原理
简述:是利用一系列的oligo(dT)引物,逆
转录真核生物细胞中全部表达的mRNA,通过 PCR扩增的方法,转换成cDNA双链,再利用变 性聚丙烯酰胺凝胶电泳,将有差异的片段分开, 筛选出目的基因。

(5)找出不同处理间差异显示的条带 从胶 上切割下来,并回收; (6)克隆差异片差异片段可作为探针; (7)Northern 杂交验证目的片段,去掉假 阳性片段; (8)对目的片段进行测序; (9)以克隆的目的片段为探针 从基因组文 库中筛选出相应的全长基因
实例分析:
1.目的 研究大鼠皮肤肌肉特异性基因的表达,探讨引物的 不同、退火温度变化与扩增产物特异性之间的关系。 2.方法 12 只健康雄性Sprague2Dawley 大鼠分为正常对照 组与实验组(挫伤4 h) 。分别提取总RNA ,反转录成cDNA ,通 过不同引物、退火温度及反应体系进行PCR 产物扩增,比较 不同条件下差异条带的情况。 结果 总RNA 量在2 - 4μg 时,扩增条带最亮;提高反转录温度有利于长片段cDNA 的合 成;使用TaKaRa 公司带有T7 启动子的Oli go dT12 NM 和M13 的随机引物时,可最大限度地减少非特异性条带;先使用低严 谨的退火温度,再使用高严谨的退火温度可显著地增强差异 条带重复性和敏感性。
只要有足够的引物,那么任意细胞里的任意一个 mRNA 分子都可以被探测到。而mRNA 差异显示技 术和RAP-PCR 技术根本的区别在于其实行mRNA 逆 转录时所采用的方法不同:在RAP-PCR中采用的只 是随机的寡聚脱氧核糖核苷酸作为引物,而mRNA 差异显示技术则是根据成熟的mRNA 3′端具有80~

第七讲 差异表达基因分析

第七讲 差异表达基因分析

一般性的方法
选择一个统计量给基因排秩来证明表达有 差异 为排秩统计量选择一个判别值,在它之上 的值将被认为是显著的 前面一个部分更为重要,所以研究的较多, 方法也更多,后面那部分的方法稍微简单
重复芯片(replicates)M值
根据比率平均值或 对基因排序。 M值 为信号强度比值的log2值, 是任一特 定基因在重复序列中M值的均值。 这一排序法忽略了一个基因在重复实验中 的不同芯片上表达水平的差异程度。例如, 可能某一个基因在某一张芯片上M值很大, 但在其他芯片上M值很小,其实这条基因并 没有差异表达,但由于个别M值的影响,从 而显示出一个差异表达的特性,造成假阳 性。
Cluster&Treeview软件
Genesis软件
预分析(Pre-Analysis)
重复值合并( replicate handling ) 数据转换和标准化(data transformation and standardization) 缺失数据处理( missing value management ) 基因筛选(pattern selection)
K最近邻法(K-nearest neighborhood method): 假定某个基因在某个指标上含有缺失值,计算此 包含缺失值的基因与在该指标上无缺失的基因间 的相似性指标或距离指标(相似性或距离的计算 中不包括欲估计的指标),与该基因相似性最大 的K个基因称为该基因的K个最近邻(k nearest neighborhoods),这K个基因在该观测指标上的 数据就是估计缺失基因数据的基础,估计值可以 是这K个基因在该指标上的均数,也可以是这K个 基因的加权均数。在加权均数中,权重为上面计 算的基因间的相似性。K值的确定具有一定的经验 性,但不宜太大和太小。

基因差异表达技术

基因差异表达技术

基因差异表达技术真核生物中,从个体的生长、发育、衰老、死亡,到组织的得化、调亡以及细胞对各种生物、理化因子的应答,本质上都涉及基因的选择性表达。

高等生物大约有30000个不同的基因,但在生物体内任意8细胞中只有10%的基因的以表达,而这些基因的表达按特定的时间和空间顺序有序地进行着,这种表达的方式即为基因的差异表达。

其包括新出现的基因的表达与表达量有差异的基因的表达。

生物体表现出的各种特性,主要是由于基因的差异表达引起的。

由于基因的差异表达的变化是调控细胞生命活动过程的核心机制,通过比较同一类细胞在不同生理条件下或在不同生长发育阶段的基因表达差异,可为分析生命活动过程提供重要信息。

研究基因差异表达的主要技术有差别杂交(differential hybridization)、扣除(消减)杂交(subtractive hybridization of cDNA,SHD)、mRNA差异显示(mRNA differential display,DD)、抑制消减杂交法(suppression subtractive hybridization,SSH)、代表性差异分析(represential display analysis,RDA)、交互扣除RNA差别显示技术(reciprocal subtraction differential RNA display)、基因表达系列分析(serial analysis of gene expression,SAGE)、电子消减(electronic subtraction)和DNA微列阵分析(DNA microarray)等。

一、差别杂交与扣除杂交差别杂交(differential hybridization)又叫差别筛选(differential screening),适用于分离经特殊处理而被诱发表达的mRNA的cDNA克隆。

为了增加这种方法的有效性,后来又发展出了扣除杂交(subtractive hybridization)或扣除cDNA克隆(subtractive cDNA cloning),它是通过构建扣除文库(subtractive library)得以实现的。

目的基因的分离方法

目的基因的分离方法摘要:介绍了基因工程中分离所需目的基因的主要策略和最新进展。

总结了基因分离中的各种方法,主要有:直接酶切分离法,化学合成法,序列克隆法,功能克隆法,作图克隆法,表型差异克隆法,计算机辅助分离法等,并对其特点和适用范围进行了简单评述。

关键词:目的基因分离方法基因的分离方法都是根据基因的基本特性创建的,包括基因核苷酸顺序的特异性、基因在染色体上的位置特异性、基因编码的mRNA的特性和基因的差异表达等。

每种方法运用这些特性的一种或者多种,产生了各种各样的分离方法。

这些方法又相互之间组合,从而产生了可以在不同条件下有效分离目的基因的分离策略。

1 直接提取纯化此法只适用于分离多拷贝基因,而不适用于单拷贝基因。

并且所得到的目的基因纯度较低。

但是操作简单,对设备的依赖性很低,即使在很简陋的实验室里也能完成操作。

2 在体外用化学合成或酶促合成的方法取得目的基因通过对表达产物的分析和测序,可以预测目的基因的核苷酸序列,然后按照DNA碱基序列顺序,先合成DNA短片段,再通过DNA连接酶作用,将这些短片段依次连接成一个完整的基因。

人工合成基因的最大优点是能够根据需要合成突变基因,而且,所合成的是单基因,无其它有害基因,比较完整;缺点是只适用于较短的基因,操作比较难,费用也比较大。

目前这种方法主要用于PCR引物的合成,一些突变基因的合成等。

3 序列克隆——根据已知基因的序列克隆基因3.1 PCR扩增克隆当已知目的基因的序列时,通常采用PCR的方法来克隆基因。

基本原理和方法是:利用已知目的基因的序列,设计并合成一对寡核苷酸引物,提取所要从中分离基因的染色体DNA(RNA需要在逆转录酶的作用下合成cDNA的第1条链),然后通过PCR反应来扩增特定的DNA片段。

扩增的片段经过纯化后,连接到合适的载体上,用酶切分析和序列分析测定所得到的重组子,并与已知基因的序列进行比较,来进行鉴定。

鉴定之后的DNA可以用于基因的表达。

基因差异表达的研究方法

基因差异表达的研究方法摘要寻找差异表达基因成为目前基因研究的一个非常重要的手段。

寻找差异表达基因的方法有消减杂交法、mRNA 差异显示、代表性差异分析法、基因表达的序列分析、抑制消减杂交、表达序列标签、cDNA微阵列、半定量PCR、定量PCR。

特综述以上各种方法的原理、方法过程、优缺点及其应用,随着科学技术的发展对差异表达基因的研究会更加完善。

关键词基因;差异表达;消减杂交;差异显示;研究方法在真核生物的生命现象中,从个体的发育、生长、衰老、死亡,到组织、细胞的分化、凋亡或肿瘤的恶化以及细胞对各种生物、理化因子的应答,本质上都涉及基因在时间上或空间上的选择性表达,即基因的差异表达。

基因的差异表达与组织、细胞的生物学性状和功能密切相关,成为生命科学的重要研究课题(潘美辉等,1997)。

比较不同细胞或不同基因型在基因表达上的差异,不仅是研究生命过程分子机制的基础,亦是分离克隆目的基因的前提(胡昌华,2001)。

寻找差异表达基因成为目前基因研究的一个非常重要的内容。

差异表达的基因通常用稳定状态下mRNA的丰度高低有无来比较。

差异表达基因有2个含义,即表达基因的种类改变和基因表达量的变化。

通过它能找到疾病不同阶段、不同状态下表达不同丰度的基因,从而为进一步研究打下基础。

分离和鉴定差异表达基因是了解各项生命活动和疾病分子调控机制的重要手段(梁自文,2001)。

笔者拟对目前现有的寻找差异基因的方法作一综述。

1消减杂交法(subtractive hybridization)消减杂交在1984年由Palmer和Lamer(Lamar EE et at.,1984)提出,其目的是分离出两类同源分子间差异表达的基因,关键是利用分子杂交原理去除共同序列,保留差异序列,通过PCR多次循环扩增而分离,从而能进一步研究其差异表达基因。

具体做法:首先以oligo-dT为引物,从tester中制备放射性标记的单链cDNA 文库。

分子生物学第五章课后思考题答案【修订版】

分子生物学第五章作业1、哪些重要的科学发现和实验推动了DNA重组技术的产生及发展?答:近半个世纪来,分子生物学主要取得了三大成就:第一,20世纪40年代确定了遗传信息的携带者,即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质,解决了遗传的物质基础问题;第二,50年代提示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制,解决了基因的自我复制和世代交替问题;第三,50年代末至60年代,相继提出了“中心法则”和操纵子学说,成功地破译了遗传密码,充分认识了遗传信息的流动和表达。

但事实上,DNA分子体外切割与连接技术及核苷酸序列分析技术的进步直接推动了重组DNA技术的产生和发展。

其中,限制性内切核酸酶和DNA连接酶等工具酶的发现和应用是现代生物工程技术史上最重要的事件。

DNA重组技术的产生及发展过程中比较重要的科学发现和实验如下:1957年A.Kornberg从大肠杆菌中发现了DNA聚合酶I。

1965年S. W. Holley完成了酵母丙氨酸tRNA的全序列测定;科学家证明细菌的抗药性通常由"质粒"DNA所决定。

1967年年世界上有五个实验室几乎同时宣布发现了DNA连接酶。

1970 年H.O.Smith,K.W.Wilcox和T.J.Kelley分离了第一种限制性核酸内切酶。

H.M.Temin和D.Baltimore从RNA肿瘤病毒中发现反转录酶。

1972-1973 年H.Boyer,P.Berg等人发展了DNA重组技术,于72年获得第一个重组DNA分子,73年完成第一例细菌基因克隆。

1978 年首次在大肠杆菌中生产由人工合成基因表达的人脑激素和人胰岛素。

1981 年R. D. Palmiter和R. L. Brinster获得转基因小鼠;A. C. Spradling和G. M. Rubin得到转基因果蝇。

1982 年美、英批准使用第一例基因工程药物--胰岛素;Sanger等人完成了入噬菌体48,502bp全序列测定。

分子生物学研究技术

分子生物学研究技术Modul e 1:分子生物学研究技术cDNA文库cDNA文库,代表了生物体某一器官或组织mRNA中所有的或绝大部分的遗传信息。

其构建过程总共有5个步骤(5项技术):1、总RNA 的提取;2、mRNA的纯化;3、cDNA的合成;4、cDNA文库构建;5、基因文库筛选。

详细:1、总RNA的提取:目前常用的提取方法是异硫氰酸胍-苯酚提取法(Trizol提取法),提取步骤:(1)首先用液氮研磨材料成匀浆,加入Trizol试剂,进一步破碎并溶解细胞;(2)加入氯仿抽提,离心,收集含有RNA的水相;(3)用异丙醇沉淀,初步纯化RNA,获得样品用于下一步mRNA的纯化;(PS:实验中还常将含有RNA的细胞破碎物液通过硅胶膜纯化柱后,再通过低盐浓度下从硅胶膜上直接洗脱RNA,获得纯度较高的总RNA);总RNA的浓度、纯度测定:通过分光光度计测其OD260和OD280值,OD260为1时相当于RNA总量为40μg/ml;而OD260/OD280的比值如果在1.8~2.0之间,则表示所提取的RNA纯度较好。

2、mRNA的纯化:纯化原理,将真核细胞的mRNA分子具有5‘端帽子(m7G)和3’端poly (A)尾巴的特征结构,作为提取时的选择性标记。

纯化提取方法:常用寡-纤维素柱层析法获,该方法利用mRNA3‘末端的poly(A)尾巴的特点,当RNA流经寡-纤维柱时,在高盐缓冲液的作用下,mRNA或特异性结合到柱子上,之后再用低盐溶液洗脱mRNA,经过两次层析后可获得较高纯度的mRNA。

3、cDNA的合成:利用RT-PCR技术,常以oligo(dT)为引物,甲基化的dCTP(保证新合成的cDNA链被甲基化,防止构架克隆时被限制性内切酶切割)。

合成基本过程:以mRNA为模板链,在逆转录酶的催化下以甲基化dCTP为原料合成第一条cDNA链;之后再以第一条cDNA 链为模板,在DNA聚合酶催化下合成第二条cDNA(常用RNase H切割mRNA-cDNA杂链中的mRNA序列所产生的小片段为引物合成的第二条cDNA片段,再同过连接酶的作用连接成完整的DNA链。

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双向电泳
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
等电聚焦
等电点
SDS-聚丙烯酰胺 分子质量
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等电聚焦
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
蛋白质在含有载体两性电解质形成的一个连续而稳 定的线性pH梯度中电泳。蛋白质分子在偏离其等电 点的pH条件下带有电荷,因此可以在电场中移动; 当蛋白质迁移至其等电点位臵时,其净电荷数为零, 在电场中不移动,据此将蛋白质分离。
21
第4步:

反应体系中剩 余的dNTP和残留 的少量ATP在 Apyrase的作用下 发生降解。
● ● ● ● ● ●












22
第5步:

加入另一种dNTP,使第2-4步反应重复进行,根据获 得的峰值图即可读取准确的DNA序列信息。

















●23Leabharlann ●一、通过构建遗传连锁图,将目的基因定位到某个 染色体的特定位点,并在其两侧确定紧密连锁的 RFLP或RAPD分子标记。
二、通过对许多不同的生态型及大量限制性内切酶 和杂交探针的分析,找出与目的基因距离最近的 RFLP标记。通过染色体步移技术将位于这两个标 记之间的基因片段克隆并分离出来。 三、根据基因功能互作原理鉴定目的基因。
代表性差异分析
representational difference analysis RDA
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RDA
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
RDA法充分发挥了PCR以指数形式扩增双链DNA模 板,而以线性形式扩增单链模板的特性,通过降低 cDNA群体复杂性和更换cDNA两端接头等方法,特 异扩增了目的基因片段。
分子生物学
大连大学生物工程学院 迟彦
SNP概述
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
单核苷酸多态性
( single nucleotide polymorphism ,SNP) : 基因组序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多态 性。
2














正常情况下,由于探针5端荧光基团和3端猝灭基团 紧邻在一起,供体所发荧光由于其光谱在空间上接 近受体染料而被猝灭,只有当两者分离时才能检测 到供体所发出的荧光。
8



















9
Taqman 技术
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
该技术的基本原理是利用Taq 酶的5′核酸外切酶活性,在这 个PCR反应中除了两个传统 的PCR引物P1 、P2 外,还有 第三个引物P3 即等位特异性 Taqman探针,含有待检测的 SNP位点,特异结合在P1结合 位点的下游。P3探针的5′端 和3′端分别标有荧光基团和猝 灭基团,因P3的3′端被猝灭基 团封阻而不能以自身为引物 进行扩增。
离子化的气体中每个分子带有一个或更多的正电荷, 这些气体肽段在电场中被加速后到达检测器的时间 由肽段的质量和其所带电荷数的比值(m /z)决定。
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生物质谱的一般流程
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
蛋白酶解成肽段
肽段分离 离子进入质谱,得到质谱图 用计算机软件将质谱图与蛋白数据库进行比对,从 而鉴定出蛋白。
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分子信标技术
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分子信标由称为“茎”(stem)和“环”(loop) 的两部 分构成,茎部分是由寡核苷酸探针两端互补的序列形 成的,又可称之为手臂,环则是探针的中间部分,其序 列和待扩增的目的片段互补并含有要检测的SNP 位 点。
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因此,用特定限制性核酸内切酶分离转录产物中具 有基因特异性的9-10个碱基的核苷酸序列并制成标 签。
将这些序列标签连接、克隆、测序后,根据其占总 标签数的比例即可分析其对应编码基因的表达频率。
45
原位杂交技术 in situ hybridization, ISH
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
FISH(fluorescence in situ hybridization)技术是一种 重要的非放射性原位杂交技术。它的基本原理是:如 果被检测的染色体或DNA纤维切片上的靶DNA与所 用的核酸探针是同源互补的,二者经变性-退火-复 性,即可形成靶DNA与核酸探针的杂交体。
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Gateway大规模克隆技术
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图位克隆
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● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
是用标记的核酸探针,经放射自显影或非放射检测 体系,在组织、细胞、间期核及染色体上对核酸进 行定位或相对定量研究的一种手段。
分为RNA原为杂交和染色体原位杂交
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RNA原位杂交
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
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RDA
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因为试验对象(Tester)和供试探针(Driver)在接 受差示分析前均经一个4碱基切割酶处理,形成平 均长度256bp的代表群(representation),保证绝 大部分遗传信息能被扩增。 每次T减D反应中两者 物质的量比就要求达到1:100或更高,经过2-3次重 复,T群体非特异性序列几乎没有偶然逃脱的可能 性。
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蛋白质的质谱分析技术
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
基质辅助激光解吸附电离-飞行质谱仪 MALDI-TOF
电喷雾质谱ESI-MS
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从2D胶中分离得到的或其他来源的蛋白质酶解成小 肽后与基质混合,将样品混合物点到金属靶表面上 并使之干燥结晶,然后用激光轰击,将呈离子化气 体的待分析物从靶表面喷射出去。
用放射性或非放射性(地高辛、生物素等)标记的 特异性探针与被固定的组织切片反应,若细胞中存 在与探针互补的mRNA 分子,两者杂交产生双链 RNA,就可通过检测放射性标记或酶促免疫反应显 色,对该基因的表达产物在细胞水平上做出定性定 量分析。
47
荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)





单体型(Haplotype):
位于染色体上某一区域的一组相关联的SNP等位位 点被称作单倍型。 相邻SNPs的等位位点倾向于以一个整体信息传递给后 代。
3
SNP分类
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基因编码区SNP(cSNP)
同义cSNP 非同义cSNP 基因调控区SNP (pSNP) 基因间随机非编码区(rSNP)
6
SNP检测技术
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基因芯片
Taqman 技术 分析信标 焦磷酸测序
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Taqman 技术原理
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
探针设计上,利用荧光共振能量转换 (FRET)技 术,探针5和3端分别用特殊的染料标记,称为供体受体染料对或引爆-猝灭 染料对。
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