拟南芥TDNA插入突变
纯合体鉴定的原理及方法_
1.T-DNA插入突变体的鉴定T-DNA插入突变体从拟南芥资源中心（Ohio State University，Columbus）索要。
种子被播种在含有卡那霉素（Kan＋）的MS筛选培养基上，待萌发后10天左右，把生长正常的幼苗移置营养土中。
然后取10天后的叶片提取DNA，PCR进一步鉴定。
其原理如下图所示（图5-1）：LP，RP分别为基因的左边界和右边界，LB为T-DNA上的序列。
用三条引物进行PCR扩增，结果如右图所示。
用LP和RP扩不出条带，而用RP和LB能扩出条带的为突变体纯合株。
图5-1 突变体鉴定原理图纯合体鉴定的原理及方法图1：T-DNA插入的位置图2：纯合体鉴定所示条带By using the three primers (LBb1.3+LP+RP) for SALK lines, users for WT (Wild Type - no insertion)should get a product of about 900-1100 bps ( from LP to RP ), for HM (Homozygous lines - insertions in both chromosomes) will get a band of 410+N bps ( from RP to insertion site 300+N bases, plus 110 bases from LBb1.3 to the left border of the vector), and for HZ (Heterozygous lines - one of the pair chromosomes with insertion) will get both bands. The product size should be 200 base larger if using LBa1 instead of LBb1.3. However, the protocol requires the same or similiar TM values for all the LB, LP and RP primers.纯合体鉴定共需两次才能判定是否是真正的纯合体。
t-DNA插入突变体检测
2.2.3.7.取出凝胶，放入EB（溴乙锭，强突变剂，剧毒慎碰）染液中染色10-15分钟；
2.2.3.8.之后放入凝胶成像仪中，观察DNA跑胶的情况。
3.结果
3.1.第一次
TPS法提取44号样品DNA，以DL2000为Marker。
DNA含有PO43-基团，在pH8.0 Buffer（本实验中为TAE）中带负电, 在电场中向正极移动。自由电泳时，由于不同大小的DNA片段的电荷密度大致相同，各核酸分子难以分开；选用适当浓度的琼脂糖凝胶作为支持物，使之具备一定的孔径，即可发挥分子筛效应，使大小不同的核酸片段迁移率出现较大差异，达到分离的目的；同样条件对Marker电泳；起到鉴定的作用。不同浓度的琼脂糖凝胶对应线状DNA分子分离范围不同。（如下图）
本次实验中，采用液CTAB（或者TSP法）提取拟南芥植株的DNA，然后PCR将所获DNA扩增，在之后采用琼脂糖凝胶电泳技术，分离处长度不一的DNA带，以确东样品是否为T-DNA插入突变纯和体。
PCR（Polymerase Chain Reaction），即聚合酶链式反应是体外核算扩增技术，具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点；能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,使肉眼能直接观察和判断。（PCR基本原理如右图）
4.2.实验分析
4.2.1.加液氮碾磨叶片时，最好保持离心管中始终有液体氮存在，如果碾磨一段时间后中途要加液氮继续碾磨，一定注意，液氮沸腾时极易将已经碾磨好的叶片吹走；另一点，碾磨时要迅速，避免空气中的水汽在离心管上凝结。
4.2.2.DNA有一定的物理脆性，所以在提取过程中混匀时一定要缓慢的摇晃，切忌剧烈震荡。
T-DNA插入鉴定实验报告
T-DNA插入突变体的鉴定时明辉同组者：薛敏学号：201000220069摘要 Ti质粒是上有一段特殊的DNA区段，当农杆菌侵染植物细胞时，该DNA区段能自发转移进植物细胞，并插入植物染色体DNA中。
所以Ti质粒上的这一段能转移的DNA被叫做T-DNA。
将感兴趣的基因改造插入到T-DNA区段中，通过农杆菌侵染植物细胞，实现外源基因对植物的遗传转化，得到含有突变的植株。
通过本实验，我们将学习如何用PCR的方法检测所得植株是否为T-DNA的插入突变体。
1.引言T-DNA作为一种实验常用的遗传转化方法，在插入突变过程中，插入到植物染色体上的位置是随机的。
如果T-DNA插入进某个功能基因的内部，特别是插入到外显子区，将造成基因功能的丧失。
所以利用农杆菌Ti质粒转化植物细胞，是获得植物突变体的一种重要方法。
农杆菌Ti质粒转化植物细胞后，在获得的后代分离群体中，有T-DNA 插入的纯合突变体，杂合突变体，和野生型。
在突变体研究中，需要的材料是纯合突变体，所以必须从分离群体中将纯合突变体鉴定出来。
本次实验中，采用液CTAB（或者TSP法）提取拟南芥植株的DNA，然后PCR将所获DNA扩增，在之后采用琼脂糖凝胶电泳技术，分离处长度不一的DNA带，以确定样品是否为T-DNA插入突变纯和体。
PCR（Polymerase ChainReaction），即聚合酶链式反应是体外核算扩增技术，具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点；能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,使肉眼能直接观察和判断。
（PCR基本原理如右图）DNA含有PO43-基团，在pH8.0 Buffer（本实验中为TAE）中带负电, 在电场中向正极移动。
自由电泳时，由于不同大小的DNA片段的电荷密度大致相同，各核酸分子难以分开；选用适当浓度的琼脂糖凝胶作为支持物，使之具备一定的孔径，即可发挥分子筛效应，使大小不同的核酸片段迁移率出现较大差异，达到分离的目的；同样条件对Marker电泳；起到鉴定的作用。
拟南芥TDNA插入突变体的鉴定
遗传学实验报告拟南芥T-DNA插入突变体的鉴定一、实验目的：1、学习和掌握基本的植物DNA的CTAB提取法，掌握PCR、琼脂糖凝胶电泳等基本实验操作技能2、了解T-DNA插入突变体的鉴定原理，掌握其方法。
二、实验原理1、拟南芥（Arabidopsis thaliana）十字花科，植物遗传学、发育生物学和分子生物学的模式植物。
植株形态个体小，高度只有30cm左右；生长周期快，从播种到收获种子一般只需8周左右；种子多，每株可产生数千粒种子；形态特征简单，生命力强，用普通培养基就可作人工培养；遗传转化简单，转化效率高；基因组小，只有5对染色体，125MB；在2000年，拟南芥成为第一个基因组被完整测序的植物。
2、突变体突变体是遗传学研究的最重要材料。
突变体可以通过自然突变和人工诱变的方法获得。
拟南芥诱变常用方法有EMS诱变、T-DNA插入突变、激活标签。
由于T-DNA插入突变体便于对突变基因进行追踪，目前拟南芥、水稻中已经有大量的T-DNA插入突变体；SALK中心提供的拟南芥T-DNA插入突变体超过十万种。
3、T-DNA插入突变原理T-DNA，转移DNA（transferred DNA ），是根瘤农杆菌Ti质粒中的一段DNA序列，可以从农杆菌中转移并稳定整合到植物基因组。
人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，获得转基因植株。
除用于转基因以外，T-DNA插入到植物的基因中可引起基因的失活，从而产生基因敲除突变体，T-DNA大多为单拷贝插入，使其利于进行遗传分析。
4、T-DNA插入突变体PCR鉴定图 1 结果鉴定图 2 PCR引物设计三、实验材料1、材料：T-DNA插入的突变拟南芥植株；2、仪器：离心管，离心机，水浴锅，移液枪，PCR仪，电泳槽等；3、试剂：液氮，CTAB提取液，氯仿/异戊醇（24：1），无水乙醇，70%乙醇，10xTaq buffer，MgCl2，引物，琼脂糖，溴化乙锭（EB）。
拟南芥T-DNA插入突变体的鉴定
拟南芥T-DNA插入突变体的鉴定09生工吴超 200900140129一、实验原理T-DNA插入法是反向遗传学研究的重要手段。
T-DNA是农杆菌的一个大质粒，长度在25kb左右。
野生型农杆菌的T-DNA上带有激素合成基因，感染植物后会导致植物细胞快速增殖形成愈伤组织，失去分化能力。
所以一般实验使用改造后的农杆菌——T-DNA中导入了卡那霉素抗性基因和抗除草剂基因。
因此在农杆菌感染植物后可用除草剂来筛选转化子。
在转化子培养到F2代出现分离后，就需要对其基因型进行鉴定。
T-DNA插入突变体鉴定方法主要有两种：三引物法和双引物法。
在本实验中使用三引物法。
三引物法的原理如图1所示，即采用三引物（LP、RP、BP）进行PCR扩增。
野生型植株目的基因的两条染色体上均未发生T-DNA插入，所以其PCR产物仅有1种，分子量约900bp（即从LP到RP）；纯合突变体植株目的基因的两条染色体上均发生T-DNA插入，T-DNA本身的长度约为25kb，过长的模板会阻止目的基因特异性扩增产物的形成，所以也只能得到1种以BP与LP或RP为引物进行扩增的产物，分子量约为400-700bp；杂合突变体植株只在目的基因的一条染色体上发发生了T-DNA插入，所以PCR扩增后可同时得到两种产物。
上述3种情况的电泳结果差异明显，能有效区分不同基因型的植株。
此法优点是可同时鉴定出纯和突变体并确证T-DNA的插入情况。
图1 T-DNA插入示意图CATB，即十六烷基三甲基溴化铵，是一种离子型表面活性剂。
能溶解细胞膜和核膜蛋白，使核蛋白解聚，从而使DNA得以游离出来。
并且CATB可在高离子强度的溶液里与蛋白质和大多数多聚糖形成复合物进而形成沉淀，但不沉淀核酸。
本实验使用CATB抽提DNA。
聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是体外核酸扩增技术。
它具有特异性高、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点；能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至几万倍，使肉眼能直接观察和判断。
拟南芥TDNA插入突变
• 器材：离心机，离心管，PCR仪，点泳池，电泳现 象仪
（3）筛选纯和突变体 实验原理
双引物法
• 与“三引物法” 本质相同。 首先以基因组 D N A作为模板，用一对特异引物(LP和RP)扩增 目的基因片段，野生型和突变杂合体均一条带，纯合突变体 没有条带;然后再以基因组DNA 为模板，由T-DNA 片段的特异 引物(LB)与LP 或RP 组成一对引物，扩增目的基因T-DNA 插入 片,野生型没有条带，杂合体和纯合体一条410+N。 不足之处是完成最终鉴定需进行两轮P C R 扩增。
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（3）筛选纯合突变体
实验方案设计
查看含有相关基因的种子信息
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（3）筛选纯合突变体
实验方案设计
引物设计
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（3）筛选纯合突变体
实验方案设计
中间引物的设计
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（3）筛选纯合突变体
实验方案设计
两侧引物的设计
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（3）筛选纯合突变体
2、实验材料
• 赤霉素糖基转移酶基因的T-DNA插入突变种子：
The complex that comprises of the T-DNA bound to the binding protein then moves into the nucleus and is integrated into the nuclear genome.
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2、反向遗传学的重要手段——T-DNA插入突变技术
实验十、模式植物拟南芥T-DNA插入突变体的鉴定-23页精选文档
模式植物拟南芥
拟南芥（Arabidopsis thaliana ）又称为阿拉伯芥，是一种十字花 科植物，广泛用于遗传、发育和分子生物学的研究，已成为一种典 型的模式植物。该植物具有以下特点：
植株形态个体小，高度只有30cm左右，1个茶杯可种植好几棵； 生长周期快，每代时间短，从播种到收获种子一般只需8周左右； 种子多，每株可产生数千粒种子； 形态特征简单，生命力强，用普通培
养基就可作人工培养； 基因组小，只有5对染色体。 拟南芥是严格的闭花自花受粉植物，
基因高度纯合。易获通过理化处理 获得各种功能的突变体。
外成像仪
实验步骤-拟南芥的栽培
一.在播种前将种子进行消毒，然后置于4℃冰箱中，使 种子在湿润条件下春化2至3天。
二.将春化好的种子播种于有麦氏培养基（MS培养基）的 培养皿中，置于培养室内培养。
三.待幼苗长出后，再选择茁壮的幼苗移栽到土壤中，置 于培养室内培养。
实验步骤-拟南芥T-DNA插入突变体PCR鉴定法
1. CATB法提取DNA：液氮、2×CTAB抽提缓冲溶液、氯仿：异戊醇 =24：1、无水乙醇、70%乙醇、TE
2. PCR：ddH2O、Buffer、MgCl2、dNTP、引物（LP、RP、BP） 、DNA模版、Taq DNA聚合酶
3. 电泳：琼脂糖、Maker、Buffer、EB、TAE
❖ 仪器：离心机，水浴锅，移液器，PCR仪，电泳槽，紫
每小组按10倍准备混合体系； 每个同学需做一颗植株的鉴定（两管PCR）。
LP: JDM17-1NR2 RP: JDM17-1F2 BP: LBb1.3
实验五 拟南芥T DNA插入突变纯合体的鉴定
一ml 一三五 三’引物[一0 mmol/L] 一ml 一三五 三’引物[一0 mmol/L]
三0ml反应体系二：
三0ml反应体系四：
二ml 植物基因组DNA样品[WT]
二ml 植物基因组DNA样品[一一一]
三ml 一0×扩增缓冲液
三ml 一0×扩增缓冲液
0.五 ml Taqase [五U/ml]
0.五 ml Taqase [五U/ml]
0.五 ml dNTP[一0 mmol/L]
0.五 ml dNTP[一0 mmol/L]
一ml 一三五 三’引物[一0 mmol/L] 一ml 一三五 三’引物[一0 mmol/L]
一ml LBa 引物[一0 mmol/L]
一ml LBa 引物[一0 mmol/L]
电泳检测
• 每个大组选两个人点样,电泳结果扫描保存, 下次课看结果,
• LBa一 of pBIN-pROK二 for SALK lines： TGGTTCACGTAGTGGGCCATCG
植物基因组DNA的快速提取
[一]取植物叶片[拟南芥一片叶子],置于一.五ml离心管中,加入四00 ml提取缓冲液;
[二]用研磨棒研磨植物材料,直至缓冲液变为绿色; [三]在台式离心机上一三000 rpm离心五分钟; [四]离心后将上清三00 ml转移至一个新的一.五 ml离心管中; [五]在上清中加入三00 ml异丙醇,混匀后于室温下一三000 rpm条
用无菌水补足体积,
PCR反应条件
八四℃ 三min 三0循环 [八四℃/一min,五五℃/一min,七二℃/一min]; 七二℃ 延伸一0min,
注：反应条件需根据所要扩增产物的大小和 引物的性质进行合适的调整,
PCR安排
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转 化 过 程 示 意 图
来源：/students/paaras/t_dna.htm
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3、反向遗传学方法研究赤霉素糖苷转移酶基因
（1）研究背景 （2）模式生物——拟南芥 （3）筛选纯合突变体 （4）表型鉴定
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（1）研究背景
• 赤霉素可促进叶和芽的生长，用于农业生 产，在某些方面有较好的效果。赤霉素的 生物合成和代谢对赤霉素活性的调控作用 已了解的比较清楚。
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2、反向遗传学的重要手段——T-DNA插入突变技术
农杆菌质粒
During tumour induction, Agrobacterium attaches onto plant cells and then transfers part of its DNA to some of these cells. The transferred DNA (T-DNA) which is found on a large Ti (tumour inducing) plasmid ，is modified within the bacterium and is transferred to the plant where it becomes integrated into the plant genome.
The complex that comprises of the T-DNA bound to the binding protein then moves into the nucleus and is integrated into the nucleaDNA插入突变技术
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti(Tumour inducing)质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA(Transferring DNA)， 它能稳定地整合到植物基因组中并稳定地表达。 Ti质粒已 成为植物分子生物学中广泛应用的遗传转化载体，而外基因 就是整合到T-DNA上的。
T-DNA插入突变技术，①通过插入已知序列的T-DNA，破坏 目标基因的结构使之沉默；②将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，将目的基因整合到植物细 胞染色体DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表 达
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• 目前已经完成测序的植物有三种：拟南芥 、水稻、毛果杨(Populus trichocarpa)。 • 美国NCBI下面的植物基因组数据库资料： • /genomes/PLAN TS/Plant变体的鉴定
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1、反向遗传学
经典遗传学：由表及里，即通过杂交等手段观察表型性 状的变化而推知遗传基因的存在与变化。 表型—基因
反向遗传学：由里及表，即通过DNA重组等技术有目 的地、精确定位地改造改造基因的精细结构以确定这 些变化对表型性状的直接影响。 基因—表型
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1、反向遗传学
研究基因功能的方法
• • • • • • • • 1、转基因技术 2、基因敲除 3、基因敲入 4、基因诱导超表达 5、基因诱捕技术 6、 RNAi干扰 7、生物信息学分析 8、反义技术
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2、反向遗传学的重要手段——T-DNA插入突变技术
农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染 双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感 染能力。
• 植物界广泛存在的赤霉素糖基化修饰对赤 霉素活性的作用，以及糖基化修饰能否调 控以及如何调控赤霉素的活性并进而影响 植物的生长发育的问题尚未解决。
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（2）模式生物——拟南芥
Arabidopsis thaliana
• 拟南芥是一种十字花科植物，广泛用于植物遗传学、发育 生物学和分子生物学的研究，已成为一种典型的模式植物。
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2、反向遗传学的重要手段——T-DNA插入突变技术
the mechanism of T-DNA insertion
• In the plant cell, the T-DNA is coated with the single-stranded DNA-binding protein, VirE2.
• 植物特点：
• (1) 生长周期短, 6周内完成; • (2) 基因组小, 仅有5 条染色体,113 亿个碱基对,但是它的大多数基因与 其他“复杂”的植物基因具有很高的同源性，
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• • • •
(3) 具有双子叶植物的所有特性 (4) 有效的农杆菌介导转化途径,易获得大量的突变体和基因组资源; (5) 在有限的空间内可大量种植，体形小, 占地少 (6) 收获大量的种子，每株拟南芥可产生多达5000 粒种子； (7) 生活力强，用普通培养基就可作人工培养。
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2、反向遗传学的重要手段——T-DNA插入突变技术
the mechanism of T-DNA insertion
Proteins which are encoded by the virulence (vir) region of the Ti plasmid regulate the T-DNA modification and transfer. Phenolic compounds that are derived from a wounded plant cell induce expression of the vir region genes. Virulence proteins recognise the border sequences (LB、RB)that define the T-DNA. In the presence of VirD1 protein, VirD2 cleaves the border sequence. A single-stranded T-DNA is produced when the nicked DNA is released from the plasmid.