實驗原理:
聚合酶鏈式反應(PCR,polymerase chain
reaction)實質是體內DNA復制的體外模擬。當雙鏈DNA變性為單鏈以后,DNA聚合酶以單鏈DNA為模版,并利用反應混合物中的四種dNTP,以與模板互補的寡聚核苷酸鏈為引物,合成新的DNA互補鏈。新合成的DNA鏈的起點,由加入在反應混合物中的一對寡聚核苷酸引物在模板DNA鏈兩端的結合點決定,經過PCR的循環即模板DNA變性為單鏈、引物與模板退火(雜交)、DNA合成三步驟的反復重復,最后,兩條引物結合位點之間的DNA區段的拷貝數在理論上可擴增達2n,使特定的DNA區段得到迅速、大量的擴增。經過30~35個循環,可將2kb的DNA從1pg擴增到0.5-1μg,能夠通過瓊脂糖凝膠電泳檢測出來。
轉基因植物由于含有目的基因,當用針對目的基因來說為特異的一對寡聚核苷酸鏈作為引物,對其總DNA作PCR時,可以得到特異性產物(目的基因),而非轉基因植物的總DNA不會擴增出特異性產物。
一、 材料
待擴增的基因樣品
二、 設備
基因擴增儀(PCR儀),臺式離心機,電泳儀,紫外監測儀
三、 器皿
微量移液器,微量離心管(0.5ml),微量吸頭(Tip頭),電泳槽
四、 試劑
Taq酶,dNPT,10×Taq酶buffer,特異寡聚核苷酸引物(primer),模板DNA,無菌去離子水,無菌礦物質油,瓊脂糖,溴酚蘭指示劑。
五、 方法
1、在0.5ml無菌Eppendorf管中,分別以被檢測植物的總DNA、陰性對照、陽性對照DNA為模板,進行PCR擴增反應,并設置兩個空白對照:沒有DNA和沒有引物的。
向各管中依次加入下列試劑(總的反應體積為50μl):
無菌去離子水 33~32μl
1xTaq緩沖液 5μl
dNTP(各2.5mmol/μl) 5μl
引物R(20pmol/μl) 2.5μl
引物F(20pmol/μl) 2.5μl
模板DNA 1~2μl(含質粒DNA0.01~0.1μg或含植物總DNA0.05~0.5μg)
將以上各試劑(Taq酶除外)混勻后于94℃變性10min,取出離心管,快速離心幾秒鐘,使冷凝于管蓋上的液體回到管底部,再加入1μlTaqDNA聚合酶(約2~3U),混勻后吸取少量滅菌的礦物質油覆蓋于頁面上。使用待加熱帽的PCR儀時不必家礦物油。
2、設置PCR的循環程序,以下循環參數可作為參考:
98℃預變性2min;94℃變性30~60s;53~57℃退火1min;72℃延伸1~2min,循環25~35次后,72℃延伸10min(以保證擴增出來的片段都是全長的),擴增反應完全后,取樣品反應液5~50μl,用合適的瓊脂糖凝膠電泳檢測擴增的結果并照相。
提示:
1、防止污染:
由于PCR反應的高靈敏性,所以在操作中要嚴防環境DNA污染,全部器皿均要求滅菌,最好戴一次性手套進行操作,礦物油要分裝,一次用一支。為防止交叉污染,最好所有PCR試劑都事先分裝成小份備用。裝有PCR試劑的微量離心管打開之前,應先在離心機上作瞬時離心,這樣可減少污染機會。一般最后加模板DNA,且加樣時忌形成噴霧,所有非即用管都應蓋嚴。只要有可能,就應設置陽性對照(即由少量適當的靶序列參與的PCR)和一個空白對照(不含模板DNA的PCR),以檢測PCR反應系統是否正常。
2、反應系統組成
(1)引物在PCR中的濃度常是1μmol/L,這一濃度足以完成30個循環的擴增反應,更高濃度可能導致出現意外的非靶序列的的擴增。如果引物的濃度不足,則PCR的效率極低。
(2)Taq DNA聚合酶催化以典型的PCR反應所需酶量約為2U。酶量少,擴增效率低;酶過量,則可能導致非靶序列的擴增。
(3)dDNA系在飽和濃度(每種dDNA20μmol/L)下使用。
(4)靶序列:含有靶序列的DNA以單鏈或雙鏈形式加入到PCR混合液中。閉環靶序列DNA的擴增效率略低于線狀DNA,因此用質粒作反應模板時最好先將其線狀化。模板DNA中靶序列的濃度因情況而異,可按已知靶序列量遞減(1ng,0.1ng,0.01ng等)的方式設置一組對照反應,以檢測擴增反應的靈敏度是否符合要求。
3、一般來說,模板的作用量越多,PCR的效率相對也高一些,但有一定的限制,特別是在模板DNA質量不太好,雜質含量比較多時,模板增多反而會影響PCR的結果。
4、若PCR產物呈降解片段首先減少模板DNA用量。
5、PCR產物非特異性條帶較多應首先提高退火溫度,其次減少引物的用量。有時可以用首次PCR的產物為模板進行再次PCR以得到專一的特異性條帶。