检测遗传多样性的方法随生物学尤其是遗传学和分子生物学的发展而不断提高和完善。从形态学水平、细胞学(染色体)水平、生理生化水平、逐渐发展到分子水平。然而不管研究是在什么层次上进行,其宗旨都在于揭示遗传物质的变异。任何检测遗传多样性的方法,或在理论上或在实际研究中都有各自的优点和局限,还找不到一种能完全取代其它方法的技术。因此,包括传统的形态学、细胞学以及同工酶和DNA 技术在内,各种方法都能提供有价值的资料,都有助于我们认识遗传多样性及其中的生物学意义。
PCR特异扩增ITS序列
这是目前鉴定物种和做分子分类研究的最主流的方法.原理是:ITS序列是中度重复序列,广泛分布于基因组并且是同步进化的,而且不同物种间进化差异很大,它的碱基序列同源性的程度决定生物之间的亲源关系远近,并可以以此来作为分类依据划分物种.另外对于未知物种,可以通过与GENEBANK提供的序列比对来确定该物种的分类归属,达到鉴定的目的.ITS序列在核糖体大小亚基的rRNA之间,核糖体大小亚基的rRNA序列非常保守,便于设计PCR过程所需的两端特异性引物,进行典型的锚定PCR.
差异显示PCR
可以用来研究同一个体不同生长时段和不同组织(或分化结构)或者不同个体之间基因表达差异.原理是:根据中心法则,每一个阅读框要表达必须先转录成mRNA.那么在不同细胞内只要存在基因差异表达现象,肯定就会存在不同的mRNA.我们可以提取细胞的mRNA,然后将其反转录为cDNA,并以此来作为PCR模板.由于mRNA的3端具有polyA特殊结构,因此可以这样设计引物:引物1与cDNA的polyT互补,引物2随机合成大约10bp左右.PCR产物用1%的琼脂糖凝胶电泳检测.这样通过PCR就可以显示并放大出mRNA的差异,从而找到差异表达的基因.
RFLP(扩增片段长度多样性)
基于RFLP(限制性酶切片段多样性) 和PCR技术发展起来的一种用来研究分类的技术.原理是:不同物种的DNA序列不同,那么用同种限制性内切酶酶切会得到不同的片段,这些不同的片段中,有很多长度也会有不同.通过同样两种限制性内切酶消化后,根据酶切位点序列设计互补序列并额外添加一段特异性序列,用T4连接酶补平,经过两次PCR扩增(预扩增和二次扩增),产物用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,银染色后用专门的分析软件分析,根据条带分布差异的程度来划分物种间的亲缘关系.
遗传多样性可以通过检测基因多态性来获得信息。
检测基因多态性的方法有很多,包括你所说的PCR方法。以下是介绍。
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最早是用Southern Blot/RFLP方法检测,后来采用聚合酶链反应(PCR)与限制酶酶切相结合的方法。现在多采用PCR-RFLP法进行研究基因的限制性片段长度多态性。
2.单链构象多态性(SSCP):是一种基于单链DNA构象差别的点突变检测方法。相同长度的单链DNA如果顺序不同,甚至单个碱基不同,就会形成不同的构象。
在电泳时泳动的速度不同。将PCR产物经变性后,进行单链DNA凝胶电泳时,靶DNA中若发生单个碱基替换等改变时,就会出现泳动变位(mobility shift),多用于鉴定是否存在突变及诊断未知突变。
3.PCR-ASO探针法(PCR-allele specific oligonucleotide, ASO):即等位基因特异性寡核苷酸探针法。在PCR扩增DNA片段后,直接与相应的寡核苷酸探杂交,即可明确诊断是否有突变及突变是纯合子还是杂合子。
其原理是:用PCR扩增后,产物进行斑点杂交或狭缝杂交,针对每种突变分别合成一对寡核苷酸片段作为探针,其中一个具有正常序列,另一个则具有突变碱基。突变碱基及对应的正常碱 基匀位于寡核苷酸片段的中央,严格控制杂交及洗脱条件,使只有与探针序列完全互补的等位基因片段才显示杂交信号,而与探针中央碱基不同的等位基因片段不显示杂交信号,如果正常和突变探针都可杂交,说明突变基因是杂合子,如只有突变探针可以杂交,说明突变基因为纯合子,若不能与含有突变序列的寡核苷探针杂交,但能与相应的正常的寡核苷探针杂交,则表示受检者不存在这种突变基因。
若与已知的突变基因的寡核苷探针匀不能杂交,提示可能为一种新的突变类型。4. PCR-SSO法:SSO技术即是顺序特异寡核苷酸法(Sequence Specific Oligonucleotide, SSO)。
原理是PCR基因片段扩增后利用序列特异性寡核苷酸探针,通过杂交的方法进行扩增片段的分析鉴定。探针与PCR产物在一定条件下杂交具有高度的特异性,严格遵循碱基互补的原则。
探针可用放射性同位素标记,通过放射自显影的方法检测,也可以用非放射性标记如地高辛、生物素、过氧化物酶等进行相应的标记物检测。5. PCR-SSP法:序列特异性引物分析即根据各等位基因的核苷酸序列,设计出一套针对每一等位基因特异性的(allele-specific)、或组特异性 (group-specific)的引物,此即为序列特异性引物(SSP)。
SSP只能与某一等位基因特异性片段的碱基序列互补性结合,通过PCR特异性地扩增该基因片段,从而达到分析基因多态性的目的。6. PCR-荧光法:用荧光标记PCR引物的5'端,荧光染料FAM和JOE呈绿色荧光,TAMRA呈红色荧光,COUM 呈兰色荧光,不同荧光标记的多种引物同时参加反应,PCR扩增待检测的DNA,合成的产物分别带有引物5'端的染料,很容易发现目的基因存在与否。
7. PCR-DNA测序:是诊断未知突变基因最直接的方法,由于PCR技术的应用,使得DNA 测序技术从过去的分子克隆后测序进入PCR直接测序。PCR产物在自动测序仪上电泳后测序。
常用方法有:Sanger双脱氧末端终止法;Maxam-Gilbert化学裂解法;DNA测序的自动化。目前DNA顺序全自动激光测定法是最先进的方法。
8. PCR指纹图法(PCR-fingerprints):实用于快速的同种异型DR/Dw配型。在DR/DW纯合子及杂合子个体中,每种DR单倍型及每种单倍型组合所产生的单链环状结构的大小、数目和位置各异,由于同质双链和异质双链之间的分子构象不同。
因此,在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳时,它们的迁移率各不相同,从而获得单倍型特异的电泳带格局即PCR指纹。也有人用人工合成的短寡核苷酸片段作为探针,同经过酶切的人体DNA作Southern blot,可以得出长度不等的杂交带,杂交带的数目和分子量的大小具有个体特异性,除非同卵双生,几乎没有两个人是完全相同的,就象人的 指纹一样,人们把这种杂交带图形称为基因指纹(gene finger-printing)。
9. 基因芯片法:又称为DNA 微探针阵列(Micro array)。它是集成了大量的密集排列的大量已知的序列探针,通过与被标记的若干靶核酸序列互补匹配,与芯片特定位点上的探针杂交,利用基因芯片杂交图象,确定杂交探针的位置,便可根据碱基互补匹配的原理确定靶基因的序列。
这一技术已用于基因多态性的检测。对多态性和突变检测型基因芯片采用多色荧光探针杂交技术可以大大提高芯片的准确性、定量及检测范围。
应用高密度基因芯片检测单碱基多态性,为分析SNPs提供了便捷的方法。10. AFLP(Amplication Fragment Length Polymorphism)法AFLP技术是一项新的分子标记技术,。
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