荧光探针研究新进展
生物荧光成像技术的新进展
生物荧光成像技术的新进展生物荧光成像技术是现代生物学研究中不可或缺的工具，它可以在非侵入性条件下帮助科学家实现细胞、组织和动物模型中特定生物分子动态的实时或静态成像。
尽管生物荧光成像技术已经相当成熟，并且在多个研究领域中取得了重大突破，但人们对这个技术的不断深化探究，为新的进展和更好的应用提供了基础。
首先，常见的荧光分子探针的发展提供了对细胞和组织的更精准、更高分辨率、更持久的标记和成像方法。
如今，越来越多的基于荧光的特定探针被开发出来，被广泛用于疾病诊断和治疗研究、细胞膜的成像、激动剂传递、蛋白质运输、酶活性检测等方面。
其中一些探针还被设计成响应生物力学作用、内部微环境变化和化学物质表现。
这些荧光探针的应用，可以让相关研究人员在不同层次上实现对生物系统分子、细胞和组织的精准、定量、无损成像。
其次，新型成像技术的出现使得荧光成像技术更加高效，大大提高了它的应用潜力。
近年来，一些先进的生物荧光成像技术被提出，如基于检测分子的荧光共振能量转移（FRET）和双光子荧光成像技术，它们已经被证明对于活细胞和动物组织的光学成像具有高度的灵敏度和分辨率。
这些新型成像技术都建立在不同的光子交互原理上，视需要而选择相应的适用范围。
这意味着更多的异常细胞和组织被拍摄成像了，使研究人员能够在更深入、更高清的水平上理解生物系统的复杂性。
再次，计算机技术的快速发展使得科学家们决定将生物荧光成像技术应用到更广泛领域。
计算机科学已经成为了生物学的必备技能，研究人员要精通多种程序、编程语言和算法，以处理和解释海量数据，对数据进行可视化和分类等。
另外，人工智能深度学习技术的发展也给生物画像分析带来了新的机遇，它们可以帮助分析人员将图像数据分类和排序，最终实现对个体和群体的额外探测。
这种结合计算机技术的科技手段已经被广泛应用于癌症沙盘、组织再生和干细胞分化等领域，通过荧光成像技术得到海量数据，可以加速科学家们对生物科学问题的理解和解决方案的研究。
荧光探针在生物分析中的应用与研究进展
荧光探针在生物分析中的应用与研究进展荧光探针是一种化学、生物学、医学等领域中广泛应用的分析技术。
它通过将荧光物质与分析物发生化学反应或物理作用，再利用荧光光谱分析其信号强度和波长等信息，以达到检测和分析分子的目的。
在生物学研究中，荧光探针具有细胞成像、蛋白质检测、癌症诊断、药物研发等众多应用，下面将重点介绍荧光探针在生物分析中的应用与研究进展。
一、细胞成像荧光探针在生物成像中的应用是最为广泛的领域之一。
将特定的荧光探针标记在细胞内部，可利用显微镜及其它成像技术，观察细胞内分子动态或分布变化，这对细胞活动的研究、疾病的诊断和治疗都有重要的意义。
目前，一些新型荧光探针的研究已经进一步提高了细胞成像的灵敏度和精度。
其中有一类探针类似于率先被用于细胞成像的荧光偶联酶GFP，但是它具有更强的荧光信号和更快的动力学响应。
例如，作者H. Jiang等开发的策略在单细胞水平上跟踪钙调素信号转导，通过结合“钙拆卸”与“荧光恢复”的化学手段，在原位模拟了钙信号的真实时间变化，极大地增强了对细胞内复杂物理过程的认识。
另外，利用纳米粒子的磁性及其特殊的荧光特点，可以将荧光探针紧密结合在一起。
通过细胞摄取进入细胞内部，不仅可以达到超高灵敏度的成像，还能有效地避免毒性，具有极大的优势。
一项最新研究中，科学家使用这种技术，发现β-淀粉样蛋白在局部和远端神经元体内的运动状态完全不同，为了更好地研究这些细节信息而开发的荧光探针将提供细胞需要的更多细微解剖学细节，不仅有助于理解β-淀粉样蛋白簇的形成，还打开了治疗阿尔茨海默氏症等脑部神经疾病的新思路。
二、蛋白质检测荧光探针在蛋白质的检测中也有着非常广泛的应用。
例如，通过蛋白质多聚化动态的监测，可以更好地理解一些复杂的疾病如癌症的过程。
即利用修改的荧光探针或分子类似物标记蛋白质，进行组织和细胞水平的成像和分析。
近年来，一些新型荧光探针的开发为空间分辨率提供了一个新框架。
研究人员开发了通过专门的光学方法观察和精确控制引导复杂的光子产生。
双光子荧光探针的研究进展
双光子荧光探针的研究进展双光子荧光探针是一种在生物医学研究中被广泛使用的技术。
与传统的单光子荧光探针相比，双光子荧光探针具有更高的空间分辨率、更深的穿透能力和更少的光散射。
在过去的几十年中，双光子荧光探针已经取得了许多重要的进展，对生物医学研究和临床应用具有重要意义。
一、双光子荧光探针的原理双光子荧光探针是利用两个红外光子几乎同时在一个分子上发生非线性吸收，使其产生可见光的荧光信号。
双光子荧光探针利用了红外光子有更好的穿透能力和较低的光散射的特点，使得荧光信号可以从较深的组织中传出。
双光子激发还具有更高的空间分辨率，可以减少背景杂散信号对成像质量的干扰。
二、双光子荧光探针的制备制备双光子荧光探针的方法主要分为两类：有机染料和量子点。
1.有机染料有机染料是最早被用于双光子荧光探针的材料。
有机染料分子需要具有高的吸收截面和荧光发射效率，以提高探针的灵敏度。
近年来，科学家们研究出了一些新型的有机染料，比如桥接染料和卟啉染料，来提高双光子探针的性能。
2.量子点量子点是由半导体材料制成的纳米颗粒，具有优异的光学和电学性质。
量子点荧光探针可以通过调控量子点的粒径和合成不同元素的复合量子点来实现不同颜色的荧光发射。
此外，量子点还具有较高的光稳定性和荧光发射寿命，使其成为优秀的双光子荧光探针材料。
三、双光子荧光探针的应用1.细胞成像2.组织工程3.药物输送四、双光子荧光探针的挑战与展望虽然双光子荧光探针在生物医学研究中具有广泛的应用潜力，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
1.荧光寿命短目前的双光子荧光探针的荧光发射寿命通常较短，这限制了探针的成像深度和时间分辨率。
因此，如何提高荧光寿命是一个需要解决的关键问题。
2.控制探针的自由扩散总之，双光子荧光探针是一种重要的生物医学成像技术，在细胞成像、组织工程和药物输送等领域具有广泛的应用潜力。
未来的研究应致力于提高荧光寿命和控制探针的自由扩散能力，以实现更精确、更深入、更准确的生物医学成像。
汞离子检测荧光探针研究进展
汞离子检测荧光探针研究进展1. 引言1.1 背景介绍汞是一种常见的重金属污染物，它的存在对环境和人类健康构成严重威胁。
汞离子在人体内积累会引起中枢神经系统、心血管系统、免疫系统等多个系统的损害，甚至可能导致严重的健康问题。
开发高效、灵敏的汞离子检测方法对环境监测和人类健康具有重要意义。
传统的汞离子检测方法存在很多局限性，比如操作复杂、耗时长、灵敏度低等。
研究人员开始探索新的检测方法，其中荧光探针成为了研究热点。
荧光探针具有灵敏度高、检测速度快、操作简便等优点，已经被广泛应用于汞离子检测领域。
目前尚需进一步提高荧光探针的选择性和稳定性，以满足不同环境条件下的实际应用需求。
本文旨在对汞离子检测荧光探针的研究进展进行综述，探讨不同类型的荧光探针原理及其应用前景，为未来的研究和应用提供参考和借鉴。
【字数：239】1.2 研究意义汞是一种具有极高毒性的重金属元素，对人体和环境都构成严重危害。
汞离子的高毒性和易累积性使其成为环境监测和食品安全领域的重要研究对象。
发展高效、灵敏、快速、准确的汞离子检测方法具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
深入研究汞离子检测荧光探针的原理和性能，并在此基础上不断开发新型荧光探针，具有重要的科学意义和应用价值。
研究汞离子检测荧光探针的进展将有助于提高汞离子检测的准确性和灵敏度，为环境监测、食品安全等领域提供有效的技术支持。
【2000字】2. 正文2.1 汞离子检测方法概述汞离子是一种常见的有害重金属离子，对人体和环境造成严重危害，因此汞离子的检测十分重要。
目前常见的汞离子检测方法包括原子荧光光谱法、电化学方法、光学和光电子方法等。
原子荧光光谱法是一种常用的汞离子检测方法，能够实现对汞离子的高灵敏度、高选择性的检测。
电化学方法则是通过测量汞离子与电极的电化学反应来进行检测，具有操作简便、快速的优点。
光学和光电子方法则是通过汞离子与荧光探针发生特定的化学反应来实现检测，具有灵敏度高、实时性强的特点。
2021不同类型氟离子荧光探针的研究进展范文1
2021不同类型氟离子荧光探针的研究进展范文 引言 阴离子在很多化学和生物进程中扮演着重要的角色，因此，近来年阴离子的识别和检测受到了极大的关注。
其中，氟离子的识别和检测尤为重要。
氟是人体所必需的微量元素，适量的氟化物摄入可以预防龋齿，治疗骨质疏松症。
但是高浓度的氟化物摄入对人体的危害很大，轻则会影响牙齿和骨骼的生长发育，出现氟化骨症、氟斑牙等慢性氟中毒症状，重则引起心律不齐、恶心、呕吐等急性氟中毒。
过量的氟离子对蛋白质和DNA 的合成都有抑制作用，使得免疫系统代谢紊乱，最终使机体免疫能力下降。
过量的氟还会导致动物血压下降甚至贫血，影响动物的生长发育。
细胞内的高氟暴露会导致线粒体氧化性损伤，降低线粒体呼吸链速率，从而导致线粒体功能紊乱。
传统的氟离子分析方法有离子色谱法、选择电极法、氟试剂比色法和荧光探针法。
氟离子荧光探针由于具有选择性、灵敏度高，方便快捷，成本低廉等的优点，被化学研究者大量的设计合成。
目前所报道的氟离子荧光探针根据识别机理的不同主要被划分为三种：1）氢键型（Hydrogenbond）；2）路易斯酸受体型（Lewis acid）；3）氢键和路易斯酸混合型（Hybrid Lewis acid/Hydrogen-bond）。
本文综述了不同类型氟离子荧光探针的研究进展。
1氢键型 由于氟的电负性最强，氟与质子结合形成的氢键最强，甚至可以将质子去掉（即去质子化）。
[1,2]最常见的氢键供体有 N-H 和 O-H 基团，比较典型的氢键结合位点有脲、硫脲[3-5],氨基、酰胺[6-9],吡咯、咪唑及含氮五元杂环化合物[10-17],酚类化合物[18-20]等。
这类荧光探针的识别机理是氟离子与探针分子的结合位点质子酸中心形成强烈的氢键或将质子去除，从而使探针分子的光物理性质发生变化，通过荧光信号或者颜色变化表达出来。
1.1脲、硫脲类 彭孝军课题组在2006 年设计合成了一例以脲为氟离子识别位点，苯并恶唑为荧光母体的氟离子荧光探针 1[3]（如图 1.1）。
汞离子检测荧光探针研究进展
汞离子检测荧光探针研究进展汞离子是一种常见的环境污染物和化学毒物，对人体健康和生态环境都具有较大的危害。
对汞离子的高效快速检测方法一直备受关注。
荧光探针是一种灵敏度高、选择性好、响应快的检测方法，在汞离子检测中具有广阔的应用前景。
本文将对汞离子检测荧光探针的研究进展进行介绍和总结，为相关研究提供参考。
一、介绍汞离子是一种重金属污染物质，由于其具有很强的毒性和广泛的环境来源，因此汞离子的检测一直备受关注。
传统的汞离子检测方法包括原子荧光光谱法、电化学法、光电化学法等，这些方法具有较高的灵敏度和准确性，但是需要昂贵的仪器设备和复杂的实验操作，并且通常需要耗费较长的操作时间。
研究人员一直致力于开发新型的汞离子检测方法，以满足快速、方便、灵敏度高的检测需求。
荧光探针是一种基于荧光信号的化学分析方法，具有灵敏度高、响应快、操作简便等优点，因此在汞离子检测中具有广泛的应用前景。
荧光探针的原理是利用特定的荧光分子对目标物质具有高度选择性的识别作用，当目标物质存在时，荧光分子发生结构或环境改变，导致荧光信号的变化，从而实现对目标物质的检测。
在汞离子检测荧光探针的研究中，研究人员主要关注的问题包括荧光探针的设计与合成、对汞离子的选择性识别、荧光信号的响应机制，以及在实际样品中的应用等方面。
下面将对该领域的研究进展进行具体介绍。
二、荧光探针的设计与合成荧光探针的设计与合成是汞离子检测研究的关键环节，目前已经有很多研究工作致力于开发新型的荧光探针。
一般来说，荧光探针的设计需要具备以下特点：一是具有对汞离子的高度选择性识别能力，以确保能够在复杂的环境中准确检测目标物质；二是具有较大的荧光信号变化，以提高检测的灵敏度和准确性；三是具有良好的水溶性和生物相容性，以便在生物样品中应用。
目前，已经有许多有机小分子、荧光蛋白和纳米材料等作为荧光探针被用于汞离子的检测。
小分子荧光探针可以通过在其结构中引入含硫基团、含氮环结构等特定结构单元来实现对汞离子的选择性识别，从而实现对汞离子的检测。
《2024年新型金属离子荧光探针的合成及性能和应用的研究》范文
《新型金属离子荧光探针的合成及性能和应用的研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，荧光探针作为一种高效、灵敏的检测工具，在生物医学、环境监测、材料科学等领域中发挥着越来越重要的作用。
其中，金属离子荧光探针以其独特的选择性和灵敏度，成为了研究领域的热点。
本文将重点介绍一种新型金属离子荧光探针的合成过程，并探讨其性能及实际应用。
二、新型金属离子荧光探针的合成本研究所合成的金属离子荧光探针采用了一种新型的配体结构，通过配位作用与金属离子结合，从而产生荧光信号。
合成步骤如下：1. 合成配体：以苯胺为原料，经过多步反应，成功合成出目标配体。
在合成过程中，需严格控制反应条件，以确保产物的纯度和收率。
2. 合成金属离子荧光探针：将配体与目标金属离子在适宜的溶剂中进行配位反应，得到新型金属离子荧光探针。
该过程需在室温下进行，以避免对探针性能的影响。
三、新型金属离子荧光探针的性能1. 选择性：该新型金属离子荧光探针对特定金属离子具有较高的选择性，能够在多种金属离子共存的情况下，实现对目标金属离子的高效检测。
2. 灵敏度：该探针的灵敏度较高，能够在较低浓度下实现对目标金属离子的检测。
同时，该探针具有较低的检测限，提高了其在低浓度环境下的应用价值。
3. 稳定性：该探针在溶液中具有较好的稳定性，能够在较长时间内保持其荧光信号的稳定性，有利于提高实验结果的准确性。
四、新型金属离子荧光探针的应用1. 生物医学领域：该新型金属离子荧光探针可用于细胞内金属离子的检测和成像。
通过将探针引入细胞内，实现对细胞内金属离子的实时监测，有助于研究细胞内金属离子的代谢和作用机制。
2. 环境监测领域：该探针可应用于水体中重金属离子的检测。
将探针加入水样中，通过观察其荧光信号的变化，实现对水体中重金属离子的快速检测和监测。
3. 材料科学领域：该探针可用于材料中金属离子的分析和鉴定。
通过将探针与材料进行反应，实现对材料中金属离子的检测和定位，有助于评估材料的性能和质量。
有机化学在新型荧光探针合成中的应用研究
有机化学在新型荧光探针合成中的应用研究随着化学技术的不断发展，荧光探针作为一种重要的分析工具，被广泛应用于生物、医学和环境等领域。
有机化学作为荧光探针合成的重要手段，为荧光探针的设计和开发提供了丰富的原料和反应方法。
本文将探讨有机化学在新型荧光探针合成中的应用研究。
第一部分：有机合成方法在荧光探针合成中的应用有机合成方法是合成荧光探针的关键步骤之一。
常用的有机合成方法包括取代反应、缩合反应和环化反应等。
这些方法通过改变分子结构，引入荧光基团或调控电子结构，从而实现荧光探针的合成。
1. 取代反应取代反应是合成荧光探针的重要手段之一。
通过在分子中引入不同的取代基团，可以调控分子的荧光性质。
例如，引入电子给体基团可以增强分子的荧光强度，而引入电子受体基团可以改变分子的发射波长。
此外，还可以通过在分子中引入功能性基团，如氨基、羟基等，实现对分子的可控修饰。
2. 缩合反应缩合反应是合成染料类荧光探针的常用方法。
通过在分子中引入具有共轭结构的芳香环或杂环，可以实现分子的荧光共振能量转移，从而改变分子的发射波长和荧光强度。
此外，还可以通过缩合反应将分子与不同的功能基团连接起来，实现对分子的自组装和多余空间效应的调控。
3. 环化反应环化反应在荧光探针合成中起着重要作用。
通过环化反应，可以将线性分子转变为具有刚性结构的环状分子，从而提高分子的稳定性和荧光性能。
此外，环化反应还可以引入空间位阻基团，增强分子的荧光效率。
第二部分：荧光基团在有机合成中的应用荧光基团是合成荧光探针的重要组成部分。
通过选择合适的荧光基团，可以调控荧光探针的发射波长、荧光强度和荧光寿命。
常用的荧光基团包括吲哚、苯并噻吩、硝基苯等。
这些荧光基团具有不同的电子结构和荧光性能，可以根据需要进行选择和设计。
1. 吲哚基团吲哚是一种常用的荧光基团，具有较高的荧光量子产率和荧光寿命。
吲哚基团具有宽波长的发射光谱，适合用于荧光探针的设计和开发。
通过在吲哚基团上引入不同的取代基团，可以改变分子的荧光性能，实现对荧光探针的调控。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《生物工程进展》2000,Vol.20,No.2荧光探针研究新进展章晓波 徐 洵(国家海洋局第三海洋研究所,厦门 361005)摘要 自从Southern(1975)首次进行DNA探针杂交后,至今核酸分子杂交已成为分子生物学的最基本方法。
Matthews和Kricka[1]总结了各种杂交方法,将其归为两大类:一是异相杂交(hetero2 geneous assay)即固相杂交,目的核酸结合于不溶性支持物上;二是同相杂交(homogeneous assay)即液相杂交,一般同时使用两个探针。
为了检测杂交,寡核苷酸探针需要标记,探针的标记物有放射性同位素和非放射性标记物。
固相杂交常使用放射性同位素,荧光素是一种非放射性标记物,它能检测到的DNA浓度比吸收减色测定方法所需DNA浓度低100-1000倍[2],在同相杂交中广泛用于探针的标记。
最近,荧光探针研究获得了新的进展,Tyagi和Krammer(1996)建立了一种新的荧光探针-分子信标探针,并得到许多应用,我们实验室也开展了这方面的研究。
本文拟对荧光探针的研究进展作一综述。
关键词 荧光探针 分子信标探针 荧光PCR1 常规荧光探针固相杂交中,探针非特异结合于支持物表面,降低了灵敏度。
Heller等(1982)以及Heller和Morri2 son(1985)[3]最早进行了同相杂交试验,同相杂交不需支持物,减少了固定目的DNA及除去未杂交探针等操作。
他们的试验中使用了两个探针,这两个探针分别与目标DNA的两个相邻区域互补,第1探针在3′末端标记,第2探针在5′末端标记,根据标记物的光谱特性,使第1标记物为第2标记物的能量供体。
当探针与目标DNA杂交时,二探针彼此靠近,光吸收或化学反应激发供体标记物,通过能量转移引起受体标记物的激发,这样,第1标记物发射光的减少以及(或)第2标记物发射光的增加标志着目标DNA的存在。
后来Morris on等[3]扩展了这一方法,他们使用的两个探针互补且相应于目标DNA上同一碱基序列,一个探针在5′末端标记荧光素,另一互补探针在3′末端标记荧光素发射的淬灭剂芘丁酸(pyrenebutyrate)或磺基若丹明101(sulforhodamine101)。
无目标DNA 时,两探针结合,荧光素的能量转移至淬灭剂,不产生荧光。
存在目标DNA时,探针与目标DNA之间竞争杂交,由于探针与目标DNA的结合,在494-496nm 光照下,产生荧光,目标DNA浓度越高,荧光信号越强,最低可检测到4pM的目标DNA,此方法得到一些应用[2,4,5]。
Cardullo等[4]在应用Morris on方法的同时,提出在两个互补探针的5′末端分别标记荧光素和四甲若丹明(T etramethylrhodamine),因为荧光共振能量转移(fluorescence res onance energy trans ferr FRET)的效率随供体和受体之间距离的-6次方而减少,当两者相距20个核苷酸(70!)即产生不明显的能量转移,因此此方法中所使用的探针长度较短,特异性降低。
2 分子信标探针同相杂交一般同时采用两个标记探针,Tyagi 和Kramer(1996)[6]首次建立了分子信标探针(molecular beacon probe),在同一寡核苷酸探针的5′末端标记荧光素、3′末端标记淬灭剂(DABCY L)。
分子信标探针能形成发夹结构,探针的噜扑环与目的DNA碱基互补,噜扑环两侧为与目的DNA无关的碱基互补的臂。
无目的DNA时,探针形成发夹结构,荧光素靠近淬灭剂,荧光素接受的能量通过共振能量转移至淬灭剂,DABCY L吸收能量后以热量形式消失,结果不产生荧光。
当探针遇到目的DNA 分子时,形成一个比两臂杂交更长也更稳定的杂交,探针自发进行构型变化,便两臂分开,荧光素和淬灭剂随之分开,此时在紫外照射下,荧光素产生荧光。
影响分子信标探针构型变化的参数主要有[6]:臂长、臂序列GC含量、噜扑环长度和溶液盐浓度,尤其是二价阳离子如Mg2+对两臂形成的杂交茎有较强的稳定作用,在Mg2+存在条件下,4～12个核41苷酸可形成稳定的杂交茎。
噜扑环长度至少应是臂长的2倍,才能保证探针与目标DNA杂交及荧光素与淬灭剂分开。
Sanjay[6]用与噜扑环完全互补且等长的DNA 与分子信标探针杂交,发现当目的DNA有一个碱基错配或缺失时,均不产生荧光,因此他认为只有完全互补的DNA才能与分子信标探针杂交。
Nazarenko[7]在进行荧光PCR时改进了分子信标探针,他将引物设计成发夹结构,5′端标记荧光素,发夹茎上与标记荧光素的碱基互补的碱基标记DABCY L,3′末端不标记,5′端数个碱基与目的DNA 无关,其余则均可与目的DNA杂交。
尽管这种方法提高了探针的有效性,但我们认为,这种方法需要中间碱基标记,成本较高,按现有技术,这种标记的碱基只能是T,这样对探针序列多了一种限制,会影响到其特异性,而且在PCR中同时采用特异引物扩增及探针杂交可更确保结果的真实性。
分子信标探针与目的DNA杂交后,末杂交的探针有残余荧光,其原因可能是将荧光素和淬灭剂与碱基相连的烷基过长或杂交茎末端的瞬间解开造成的[6],也有可能由非数量淬灭和少量只标记了荧光素的寡核苷酸的存在引起[7]。
3 荧光探针用于PCR检测为了提高荧光探针的灵敏度,通常将它与PCR 结合使用。
PCR能检测出极微量的DNA,被广泛应用于疾病的检测,通常的做法是对PCR产物用荧光探针或荧光剂进行检测[3,4,8,9]。
由于PCR的极度灵敏性,常出现因污染而产生的假阳性,有一些方法试图解决这一问题[10,11,12],但更简单也更有效的方法是模板的扩增及检测在同一个封闭的试管中进行。
有两种方法:(1)TaqMan试验[7,13,14],这种方法是3′端标记荧光基团,5′端标记淬灭剂,利用DNA酶的5′外切活性对扩增过程中与PCR产物结合的探针进行切割,以产生荧光,但此方法的未杂交探针背景较高。
(2)利用分子信标探针进行荧光PCR[6,7],分子信标探针适合于这种目的,因为在PCR过程中,分子信标探针的构型随温度的变化而改变,其变性及形成发夹的速度极快,发夹复性只需1微秒,在整个过程中分子信标探针都存在[7]。
分子信标探针应用于PCR,不仅可以减少污染,而且可以省略扩增后电泳、点杂交等分析步骤。
在PCR过程中,分子信标探针可与PCR产物的一条链退火杂交,处于开放构型,可检测到荧光,同时进行非目的模板扩增不影响分子信标杂交[6,7]。
考虑到杂交信号受探针的有效性的影响,可能有的探针不能与PCR产物杂交,Nazarenko等[7]将PCR引物设计成发夹探针,这种引物不影响PCR 扩增,发夹茎及噜扑环长度对PCR产物影响较小,但3′端单链长度有影响,当单链长度为6个核苷酸时,无PCR产物,这可能是即使在退火温度下,引物仍为发夹结构,单链长度不够长。
发夹引物的主要优点是荧光信号靠PCR产物本身产生,而不是如前述方法[6,13,14]一样由探针产生,使得背景较低,但同时存在前述的缺点。
4 荧光剂荧光染料的种类很多,如荧光素、若丹明(rho2 damine)、乙锭、香豆素、伊红(eosin)、芘丁酸、EDANS(522′2aminoethyl)aminonaphthalene212sul2 fonic acid)等。
同相杂交中所使用的荧光探针供体与受体之间的作用依赖的是共振能量转移,而共振能量转移的效率与供体荧光基团发射光谱同受体基团激发(吸收)光谱的完全重叠有关,为了荧光能有效淬灭,供体的发射光谱应完全覆盖受体的激发光谱[15]。
符合此要求且较常用的荧光剂2淬灭剂有: EDANS和DABCY L(42(4’2dimethy2 laminophenylazo)benzoic acid)[6]、62荧光素和DAB2 CY L[7]。
荧光素和若丹明、荧光素和芘丁酸[3]、荧光素和伊红[16]、香豆素和乙锭[17]、anthranilamide 和氮酪氨酸(nitrotyrosine)[15]、一些铽螯合物和四甲若丹明[18]等等,其中DABCY L被广泛应用于分子信标探针。
Matayoshi[19]最早使用EDANS和DABCY L, DABCY L是一种非荧光基团,它的吸收光谱覆盖了EDANS的发射光谱,无DABCY L时,EDANS接收到的辐射能量被贮存,数纳秒之后以一种较长波长的光发射,当EDANS和DABCY L靠近可发生共振能量转移时,EDANS中贮存的能量充分转移至DABCY L且以热能散失,因此供体的发射光不会受到受体的干扰。
EDANS的荧光寿命平均为13纳秒,对于未杂交的分子信标探针,EDANS在产生荧光之前,足以有时间把能量转移至DABCY L。
EDANS是负电性、亲水的,DABCY L中性、疏水的,因此它们不相互吸引也不相互排斥,这样不会改变茎杂交的内在稳定性[6,19]。
(下转第25页) [18]LaRosa,P.C.,Singh,N.K.,Hasegawa,P.M.,and Bressan,R.A.1989.Plant Physiol.91:855-861. [19]Singh,N.K.,Nelson,D.E.,Kuhn,D.,Hasegawa,P.M.,andBressan,R.A.1989.Plant Physiol.90:1096-1101. [20]Grillo,S.,Leone,A.,Xu,Y.,Tucci,M.,Francione,R.,Hasegawa,P.M.,Monti,L.,and Bressan,R.A.1995.Physi2ologia Plantarum.93:498-504. [21]Wu,S.,Ding,L.,and Zhu,J.1996.The Plant Cell.8:617-627. [22]Hajibagheri,M.A.,Yeo,A.R.,Flowers,T.J.,and Collins,J.C.1989.Plant Cell Environ.12:753-757. [23]Claes,B.,Dekeyser,R.,Villarroel,R.,Van den Bulcke,M.,Bauw,G.,Van Montagu,M.,and Caplan,A.1990.The PlantCell.2:19-27. [24]刘凤华,郭岩,谷冬梅,肖岗,陈正华,陈受宜,遗传学报,1997,24(1):54-58. [25]郭岩,张莉,肖岗,曹守云,谷冬梅,田文忠,陈受宜,中国科学(c辑),1997,27(2):151-155. [26]张慧,董伟,周骏马,杜宝兴,谷冬梅,陈受宜,生物工程学报,1998,14(2):181-186. [27]梁峥,马佳,汤岚,洪益国,骆爱玲,戴秀玉,生物工程学报,1997,13(3):236-240. [28]刘俊君,彭学贤,王海云等,生物工程学报,1996,12(2):206-210. [29]刘岩,王国英,刘俊君等,中国科学(c辑),1998,28(6):542-547. [30]Ray Wu,Jin Su,Jayapra Kash Targolli,How to obtain optimalgene expression in transgenic plants,中国第七次基因学术会议,1999,4. [31]林栖凤,吴多桂,邓用川,李冠一等,农业生物技术学报,1998年增刊,30-31. [32]林栖凤,邓用川,吴多桂,陈菊培,李冠一,耐盐辣椒分子育种(待发表)R esearch Progress in Salt Tolerance in PlantsLin Qifeng Li Guanyi(Biological Science and Technology Institute,Hainan Univ.Haikou570228)Abstract The soil salification is a serious problem for the agricultural production and ecological environ2 ment.The shrinkage in plowable land and the lack of fresh2water resources has forced mankind to explore the us2 age of large areas of saline soils,sea shores and beaches.Consequently,research on the mechanisms of salt toler2 ance in plants and molecular breading has become a central issue in plant biology.During the last decade,efforts from different laboratories in the world have led to some significant progresses in this field.In this review,we will attempt to cover various aspects of salt tolerance in plants,including genes implicated in osmoregulation.K ey w ords:Plants,Salt Tolerance,Osmotic Regulators,G enes,(接第15页)参考文献 [1]Mattews J.A.and Kricka L.J.Anal Biochem,1998,169:1-25. [2]Morrison L.E.and Stols L.M.Biochem,1993,32:3095-3104. [3]Morrison L.E.et al.Anal Biochem,1989,183:231-244. [4]Cardullo R.A.et al.Proc Natl Acad Sci USA,1988,85:8790-8794. [5]Sixou S.et al.Nucleic Acids Res,1994,22:662-668. [6]Tyagi S.and Kramer F.R.Nature Biotechnol,1996,14:303-309. [7]Nazarenko I.A.et al.Nucleic Acids Res,1997,25:2516-2521. [8]Rye H.S.et al.Nucleic Acids Res,1992,20:2803-2812. [9]Yamamoto N.and Okamoto T.Nucleic Acids Res,1995,23:1445-1446. [10]Cimino G.D.et al.Nucleic Acids Res,1991,19:99-107. [11]Longo M.C.et al.G ene,1990,93:125-128. [12]Walder R.Y.et al.Nucleic Acids Res,1993,21:4339-4343. [13]Holland P.M.et al.Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:7276-7280. [14]Lee G.L.et al.Nucleic Acids Res,1993,21:3761-3766. [15]Meldal M.and Breddam K.Anal Biochem,1991,195:141-147. [16]Cooper J.P.and Hagerman P.J.Biochem,1990,29:9261-9268. [17]Mergny J.L.et al.Nucleic Acids Res,1994,22:920-928. [18]Selvin P.R.and Hearst J.E.Proc Natl Acad Sci USA,1994,91:10024-10028. [19]Matayoshi E.D.et al.Science,1990,247:954-958。