半套式PCR技术在植物基因克隆中的应用
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克隆技术在植物保护中的应用随着科技的不断进步,克隆技术逐渐成为了植物保护领域中的重要手段。
克隆技术通过复制优良基因,提高植物品质和抗病能力,为植物保护提供了全新的解决方案。
本文将从克隆技术在无性繁殖、基因提取以及疫情防控等方面进行探讨。
一、克隆技术在植物无性繁殖中的应用无性繁殖是指通过植物器官的分裂、分化,形成新个体,而不需要雌雄交配的过程。
在传统繁殖方法中,种植者需要依赖于种子繁殖植物。
然而,种子繁殖存在着遗传变异的问题,种植者无法保证下一代的质量和稳定性。
克隆技术通过植物组织培养、植株分割等手段,实现了无性繁殖的高效快速。
例如,通过离体培养可以将植物应用于组织工程和育种项目中,提高植物的生长速度和产量,从而实现植物无性繁殖的优化和控制。
二、克隆技术在植物基因提取中的应用植物基因提取是研究植物基因组和遗传变异的重要手段。
克隆技术可以通过复制植物细胞、组织或器官中的特定基因,帮助研究人员准确提取并分析植物的遗传信息。
通过克隆技术,研究人员可以得到大量无差异的基因材料,为植物基因组学研究提供了重要的工具。
此外,克隆技术还可以帮助研究人员实现对植物基因的修改和改良,为研究植物的遗传特性和育种提供了新的可能性。
三、克隆技术在植物疫情防控中的应用植物在生长和发育过程中,容易受到各种病毒、细菌和真菌的侵袭,导致疾病的发生和传播。
疫情的防控一直是植物保护工作者的重点关注。
克隆技术在植物疫情防控中有着重要的应用价值。
通过克隆技术,研究人员可以复制和繁殖具有抗病特性的植物,提高植物的抗病能力。
此外,克隆技术还可以用于培育病毒抗性的基因型,有效防止病毒在植物中的传播。
通过克隆技术在植物疫情防控中的应用,可以减少植物疾病对农作物生产的损害,提高农业生产的质量和效益。
综上所述,克隆技术在植物保护中的应用为植物繁殖、基因提取以及疫情防控等方面提供了新的解决方案。
通过克隆技术,可以提高植物的遗传质量、抗病能力以及农作物的产量和质量。
PCR 技术在植物生物学研究中的应用作者:李冬洁来源:《种子科技》 2018年第8期摘要:随着PCR技术的研究进展,其在许多领域都有了广泛的应用。
介绍了PCR技术的基本原理和分类,并分别从植物病原物检测、内参基因筛选、转基因植物检测和抗病基因检测等方面,综述了PCR技术在植物生物学研究中的应用概况和发展前景。
关键词:PCR技术;植物生物学;应用1 PCR技术的原理和分类1.1 PCR技术的原理PCR是聚合酶链反应的缩写,是一种在生物体细胞外将待检DNA序列在酶促作用下进行扩增的方法。
PCR的技术过程主要由高温变性、低温退火和适温延伸3个反复循环的步骤构成,并在特异耐热酶——Taq DNA聚合酶的催化下完成。
其基本原理是用寡聚核苷酸引物结合在模板DNA分子上进行特异核苷酸序列扩增[1]。
1.2 PCR技术的分类1.2.1 实时荧光定量PCR技术1995年,美国PE 公司研制成功了实时荧光定量PCR (RT-PCR)技术,应用到分子生物学、植物生物学及其他研究领域。
该技术是在传统PCR技术的基础上,将核酸扩增、杂交、光谱分析和实时检测等技术融合在一起的,具有实时性和准确性等特点,是PCR技术研究史上从定性到定量的飞跃[2,3]。
1.2.2 多重PCR技术多重PCR技术是指在同一个PCR反应体系中加入多对特异性引物,与PCR体系内的多个模板反应,能同时检测多个目标DNA分子的技术。
因具有高效快捷、试验成本低、进程快等优点而得到广泛应用,但在植物生物学研究方面的应用还相对较少[4]。
1.2.3 单分子PCR技术单分子PCR技术是以少量或单个DNA分子为模板进行的PCR反应。
该技术与传统PCR技术相比,其基本循环过程相同,但在反应条件、模板数量、DNA聚合酶选择、引物设计方面具有不同点。
2 PCR技术在植物生物学中的应用2.1 PCR技术在植物病原物检测中的应用病原物在分离鉴定上是非常困难的,特别是专性寄生菌难以人工离体培养,而且病原物毒性类型鉴定费时且毒性表达受环境条件的影响很大。
植物遗传工程中的基因克隆与转化技术植物遗传工程是指通过改变植物的遗传物质,以达到改良、改变或创新植物性状的目的。
其中基因克隆与转化技术是植物遗传工程中的关键技术之一。
基因克隆指的是通过将特定基因从一个生物体中分离并扩增形成DNA片段,使其能够在其他生物体中稳定表达。
转化技术则是将克隆的基因导入到目标植物体内,使其能够在植物表达并产生相应的功能。
一、基因克隆技术基因克隆技术是植物遗传工程中的关键环节。
首先需要从源生物体中分离出目标基因。
常用的方法有PCR扩增、限制酶切片段分离等。
通过PCR扩增技术,可以快速、高效地扩增目标基因,提供足够的DNA片段用于后续的克隆工作。
限制酶切片段分离则是利用特定的酶将目标基因从源DNA片段中切割出来。
接下来,克隆基因需要被插入到适当的载体中,常用的载体包括质粒和病毒等。
将基因插入载体后,需要通过转化技术将其导入目标植物体内。
二、转化技术转化技术是将克隆的基因导入到目标植物体内的关键步骤。
常见的转化技术主要有基因枪法、农杆菌介导法和化学法等。
基因枪法是通过将DNA微粒射入植物细胞,使基因得以导入的方法。
此方法简单、高效,对不同植物都适用,因此被广泛应用于植物遗传工程中。
农杆菌介导法则是利用农杆菌将目标基因导入植物细胞。
这种方法克服了基因枪法的一些限制,可以导入更长的DNA片段,但受适用植物种类的限制。
此外,化学法也是一种常用的转化技术,通过利用化学物质使植物细胞的细胞壁通透性增强,从而实现目标基因的导入。
三、应用前景与挑战基因克隆与转化技术在植物遗传工程中具有广阔的应用前景。
通过基因克隆和转化技术,可以实现对植物农艺性状的改良,提高植物的抗病虫害能力、耐逆性和产量,从而促进农业的可持续发展。
此外,利用基因克隆和转化技术还可以为植物生物制药、环境修复等领域提供解决方案。
然而,基因克隆与转化技术在应用过程中也面临一些挑战。
首先,对于目标基因的选择和定位仍然是一个复杂的问题。
PCR相关技术在植物病毒检疫检测中的应用
顾青雷;刘昊;张绍红
【期刊名称】《生物技术通报》
【年(卷),期】2011(000)003
【摘要】PCR和建立在PCR基础上的分子生物学技术以其灵敏、快速、简便等优点广泛应用于植物病毒的检测.阐述反转录聚合酶链式反应、免疫捕捉反转录PCR,PCR一单链构型多态性、实时荧光定量PCR、差异显示PCR和巢式PCR等相关技术的原理及其在植物病毒检测中的应用现状,以期为我国植物病毒的检疫检测提供有益参考.
【总页数】5页(P78-81,90)
【作者】顾青雷;刘昊;张绍红
【作者单位】张家港出入境检验检疫局,张家港,215600;张家港出入境检验检疫局,张家港,215600;张家港出入境检验检疫局,张家港,215600
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高通量检测技术在植物病毒检疫中的研究应用及前景 [J], 易汪雪;陈舜胜;杨翠云;于翠
2.PCR相关技术在动物疫病检疫检测上的应用 [J], 张彩凤
3.高通量检测技术在植物病毒检疫中的研究应用及前景 [J], 易汪雪; 陈舜胜; 杨翠云; 于翠
4.荧光定量PCR检测技术在动物检疫中的应用进展 [J], 李波;蒋慧娴;杨瑾;任志彬;
商建成
5.PCR及相关技术在出入境检验检疫中的应用 [J], 袁源;葛勇;周启生
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张宝华(朔州师范高等专科学校,山西朔州 036000)摘 要:PCR技术是近年来兴起的一项新型技术,具有成本低、效率快、可以对大样本进行分析鉴定等特点,在各个领域都得到了广泛的应用。
本文主要对PCR技术的基本原理和分类进行了简单的阐述,并对PCR技术在内参基因筛选、抗病毒基因检测以及植物病原物检测等方面的应用进行分析,对PCR技术的发展前景进行简单的总结。
关键词:植物生物学;应用;PCR技术中图分类号:Q943.2 文献标志码:AApplication of PCR in Plant BiologyZhang Bao-hua(Shuozhou Normal College, ShanXi shuozhou 036000)Abstract: As a new technology emerging in recent years, PCR technology has the characteristics of low cost, fast efficiency, and can analyze and identify large samples, and has been widely applied in various aspects. In this paper, the basic principle and classification of PCR technology were briefly described, and the application of PCR technology in internal reference gene screening, antiviral gene detection and plant pathogen detection was analyzed, and the development prospect of PCR technology was simply summarized.Key words: Plant biology; Application; PCR technology1 PCR技术原理PCR指的是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),而PCR技术就是一种将待检验的DNA序列于生物体细胞外在酶促作用下进行扩增的技术方法。
水稻基因克隆技术及其应用一、概述水稻是世界上最重要的粮食作物之一,其基因克隆技术的发展为水稻的育种和生产提供了重要支持。
本文将介绍水稻基因克隆技术及其应用。
二、水稻基因克隆技术1. 基本原理基因克隆是指将一个DNA分子从一个生物体中剪切出来并插入到另一个生物体中。
在水稻中,基因克隆可以通过PCR扩增、限制性内切酶切割和连接等步骤完成。
这些步骤需要特定的试剂和设备,如PCR仪、电泳仪等。
2. 具体操作具体操作包括以下几个步骤:(1)DNA提取:从水稻中提取DNA,一般采用CTAB法。
(2)PCR扩增:利用特定引物扩增目标基因序列。
(3)限制性内切酶切割:将PCR产物和载体进行限制性内切酶切割,以便于连接。
(4)连接:将PCR产物和载体连接起来形成重组DNA分子。
(5)转化:将重组DNA分子转化到大肠杆菌或农杆菌等载体中,以便于其在细胞中表达。
3. 技术优势水稻基因克隆技术具有如下优势:(1)可以精准地克隆目标基因序列,避免了传统育种方法的不确定性和耗时性。
(2)可以通过基因编辑技术对目标基因进行精准修改,实现快速育种。
(3)可以将外源基因导入到水稻中,使其获得新的特性,如抗病性、耐旱性等。
三、水稻基因克隆技术应用1. 水稻抗病育种利用基因克隆技术,可以将抗病相关基因导入到水稻中,从而提高其抗病能力。
例如,在日本和中国,已经成功利用这一技术培育出多个抗癌瘤菌、白叶枯等重要病害的水稻品种。
2. 水稻耐旱育种水稻作为一种耐旱能力较差的作物,其产量受到干旱的严重限制。
利用基因克隆技术,可以将与水分调节相关的基因导入到水稻中,从而提高其耐旱能力。
例如,美国的一项研究表明,利用基因克隆技术导入抗旱基因后,水稻的产量可以提高50%以上。
3. 水稻品质改良水稻的品质受到多个基因的调控,利用基因克隆技术可以精准地调节这些基因的表达,从而改良水稻的品质。
例如,在日本和韩国等地已经培育出多个高蛋白、高淀粉、高营养价值等优质水稻品种。
大分子聚合酶链式反应技术在植物病原体检测中的应用近年来,植物病原体的检测成为了农业生产中非常重要的一环,而大分子聚合酶链式反应技术(PCR)则是检测病原体的一种重要手段。
在这篇文章中,我们将探讨PCR技术在植物病原体检测中的应用。
一、 PCR的基本原理PCR技术是通过体外扩增DNA分子的手段来检测病原体的。
具体而言,PCR 过程中,通过引入一对引物来定位被检测的DNA分子,然后通过热循环的方式不断复制出大量的DNA分子,从而实现DNA分子的扩增。
PCR技术相对于传统的检测方式,具有高灵敏度、快速、准确的特点。
这使得PCR技术在病原体检测中得到了广泛应用。
二、 PCR技术在植物病原体检测中的具体应用1. PCR技术在病原体种类鉴定中的应用通过PCR技术,可以根据特定引物的选择来判定被检测样品中所含的病原菌种类。
例如,可以通过选择适当的引物,来鉴定样品中是否存在快速生长的革兰氏阴性菌。
并且,由于PCR技术的高灵敏度和高效性,可以检测出非常微小的DNA 片段,从而有效地避免了病原菌的漏检情况。
2. PCR技术在病原体数量检测中的应用除了在病原菌种类的鉴定中,PCR技术在病原菌数量检测中也具有广泛应用。
该检测方法可以通过对PCR扩增产物进行定量分析,进而实现病原菌数量的精确检测。
对于一些必须要进行数量检测的实践应用场景,PCR技术在这方面的应用是非常有价值的。
3. PCR技术在病原体检测中的其他应用此外,PCR技术还可以在诊断样品中不同的病原体菌株进行区分,为农业生产的全面提高和保障提供有力的技术支持。
三、 PCR技术在植物病原体检测中的优势相对于常规的检测方式,PCR技术在植物病原体检测中具有独特的优势。
首先,PCR技术具有非常高的检测灵敏度,可以检测出较低浓度的病原体。
其次,PCR技术不会受到样品中非目标DNA的影响,可以使得检测结果更加准确。
再者,PCR技术的操作也非常方便,并且操作流程相对简单,因此可以很好地节省实验人员的时间成本和样品成本。
植物基因克隆的策略及方法首先,PCR是植物基因克隆的重要策略之一、PCR(聚合酶链反应)是一种体外复制DNA片段的方法,可以在短时间内扩增大量的特定DNA序列。
通过PCR可以快速准确地克隆植物基因。
PCR的基本原理是利用DNA 聚合酶酶学合成原理,在DNA片段两侧设计引物,将其与DNA片段的两侧结合,在适当的条件下进行DNA的聚合酶链反应,从而扩增目标基因。
PCR方法主要包括加热解性、引物连接、扩增和酶切等步骤。
其次,限制性酶切也是植物基因克隆的重要方法。
限制性酶切是指利用特定的限制性酶将DNA分子切割成特定序列的片段。
通过限制性酶切,可以将目标基因从植物DNA中剪切出来,然后进行进一步处理。
限制性酶切的基本原理是将特定的限制性酶加入反应体系中,该酶能识别和切割DNA的特定序列,从而将目标基因从DNA中剪切出来。
限制性酶切方法主要包括选择合适的限制性酶、反应条件的优化、酶切产物的回收和检测等步骤。
连接是植物基因克隆的另一种重要方法。
连接是指将目标基因连接到特定的载体DNA上,以便在目标植物中稳定地表达。
连接方法主要包括两个步骤:首先,需要处理载体DNA和目标基因的末端,以便它们能够相互连接;其次,利用DNA连接酶将载体和目标基因连接起来。
连接步骤中的处理涉及到DNA末端的修饰和处理,可以通过多种方法如限制性内切酶切割、引物扩增、酶切等进行。
最后,转化是植物基因克隆的最后一步。
转化是指将连接好的目标基因插入到目标植物的基因组中,使其能够在植物体内稳定表达。
转化的方法有多种,包括农杆菌介导的转化、基因枪转化、电穿孔转化等。
其中,农杆菌介导的转化是最常用的方法之一、农杆菌介导的转化是利用农杆菌作为载体将外源DNA导入到目标植物细胞中,通过农杆菌的自然寄生习性以及在植物细胞中特定的植物基因的活性表达,实现目标基因的稳定表达。
总的来说,植物基因克隆的策略和方法包括PCR、限制性酶切、连接和转化。
通过这些方法,可以快速准确地克隆植物基因,实现对植物遗传特性的改变和优化,为农业生产和植物遗传研究提供有力的技术支持。
植物抗逆生长相关基因的克隆与表达分析植物是具有高度适应性的生物,在自然环境中承受着许多逆境因素的影响,如干旱、盐碱、寒冷、病虫害等。
为了适应这些外界环境的不断变化,植物通过一系列生物化学反应来调节自身的生长发育及代谢活动,以维持其生存。
而在这一过程中,植物抗逆生长相关基因的克隆与表达分析便显得尤为重要。
植物抗逆生长相关基因的克隆一般采用PCR技术,该技术具有快速、灵敏度高、特异性好等优点,在植物分子生物学研究中得到广泛应用。
在PCR反应中,根据已知序列设计合适的引物,通过不断复制反应来扩增目标序列。
PCR反应通常包括三个步骤:变性、退火和延伸。
变性阶段使DNA解旋,使模板DNA的双链分离为两条,退火阶段使引物与模板DNA形成互补配对,最后通过延伸阶段在DNA合成酶的作用下扩增目标序列。
PCR反应扩增的产品可以通过测序、核酸电泳等方法进行分析。
植物抗逆生长相关基因的表达分析则可以采用RT-PCR技术。
RT-PCR技术是以RNA为模板,通过反转录和PCR的联合技术来扩增RNA中的目标基因序列。
RT-PCR技术的过程分为两个步骤:反转录和PCR。
反转录首先将RNA转化为一条单链的cDNA,再通过PCR扩增目标cDNA。
RT-PCR技术的优点在于其对RNA含量较少的样本、低丰度的基因表达进行检测时具有敏感性和特异性。
在植物抗逆生长相关基因克隆和表达分析的过程中,为了防止结果产生偏差,控制实验条件尤为重要。
根据不同的研究目的,常用的实验设计包括对照组、处理组和时间序列组等,而实验条件则主要包括样本的采集、保存、提取、反转录、PCR反应条件等。
另外,在实验数据分析过程中,常用的方法包括计算PCR扩增效率、标准化相对表达水平、聚类分析等。
综上,植物抗逆生长相关基因的克隆与表达分析是研究植物适应逆境环境的关键技术,具有重要的科学意义和应用价值。
其中包括对植物逆境响应机制的深入理解、对植物分子育种的支持、对农业生产的推广应用等。
pcr技术在植物病理研究中的应用PCR技术在植物病理研究中的应用PCR(聚合酶链式反应)是一种分子生物学技术,被广泛应用于植物病理研究中。
PCR技术可以快速、敏感和特异地检测和鉴定病原体,为植物病理学的诊断和监测提供了重要的工具。
在本文中,将探讨PCR 技术在植物病理研究中的应用。
首先,PCR技术在植物病原体的检测中发挥了重要作用。
传统的病原体检测方法需要时间和复杂的步骤,而PCR技术可以在短时间内直接从植物样本中检测到病原体的DNA或RNA。
PCR技术可以用来检测各种病原体,包括细菌、病毒和真菌。
通过设计特异性的引物,PCR可以从复杂的植物组织中选择性地扩增目标序列,提高了检测的特异性和灵敏性。
其次,PCR技术可以用于鉴定植物病原体的种类和亚型。
通过设计不同的引物和扩增特定区域的序列,PCR可以区分不同病原体的基因组。
例如,PCR技术可以用于鉴定病毒家族或属的不同亚型,并确定它们之间的基因差异。
这对于病原体的分类和进一步的病理学研究具有重要意义。
此外,PCR技术在病原体的定量检测中也被广泛应用。
病原体的定量是研究病害发展和植物抗病性机制的重要指标。
PCR技术结合荧光探针或SYBR Green等荧光染料可以定量检测目标病原体的数量。
这种定量PCR技术可以用来评估病害严重程度、病害的扩散速度以及植物抗病性的遗传机制。
此外,PCR技术在病原体的变异分析中也具有重要的应用。
病原体的变异是病害流行和发展的基础,对于病害的预测和治疗也具有重要的意义。
PCR技术可以通过扩增病原体的基因组区域,进行突变分析和序列比较。
这些信息可以用来评估病原体的遗传多样性、进化关系以及抗药性的分子机制。
此外,PCR技术还可以用于植物抗性基因的鉴定和定位。
抗性基因对于植物抗病性的发展和改良具有重要作用。
PCR技术可以用来分离和扩增植物基因组中的抗性基因,进而进行其功能、表达模式和遗传机制的研究。
通过遗传定位和连锁分析,PCR技术也可以帮助我们了解抗性基因的位置和分布。
植物生物技术中的基因克隆与基因工程技术植物生物技术的快速发展为人们改良和改造植物基因提供了广阔的空间。
基因克隆和基因工程技术成为植物生物技术中的两个重要方面。
本文将以“植物生物技术中的基因克隆与基因工程技术”为题,探讨这两个方面的内容。
一、基因克隆基因克隆是指通过复制和扩增DNA序列,从而制备大量相同DNA分子的过程。
基因克隆是植物生物技术中最早也是最常用的技术之一。
1. PCR技术PCR技术(聚合酶链反应)是一种能够扩增DNA片段的方法,它可以制备大量具有相同DNA序列的片段。
在基因克隆中,PCR技术被广泛应用于检测和扩增目标基因,为基因工程技术的开展提供了基础。
2. 限制性内切酶限制性内切酶是一类能够识别特定DNA序列并对其进行切割的酶。
基因克隆中,通过选择性地使用限制性内切酶来切割DNA,将目标基因从其它无关基因中分离出来,实现基因的纯化与提取。
3. DNA连接DNA连接是将经过切割的DNA分子重新连接起来的过程。
连接后的DNA可以通过转化等方法引导其进入植物细胞,实现外源基因的导入。
二、基因工程技术基因工程技术是通过直接改变植物基因组中的DNA序列,对植物基因进行修改和调控的技术。
它在改良植物性状、提高植物品质等方面具有广泛应用价值。
1. 基因转化基因转化是指将外源基因导入植物细胞并使其稳定表达的过程。
通过选择合适的基因载体和转化方法,将目标基因导入植物细胞的染色体中,实现基因的稳定遗传。
2. 基因编辑基因编辑是指直接对植物基因组中特定基因进行修改和编辑的技术。
通过CRISPR/Cas9等工具,可以对植物基因组中的目标位点进行特定的编辑,实现基因的精确调控。
3. 基因沉默基因沉默是通过RNA干扰等方法,对特定基因的转录或翻译进行抑制的过程。
通过基因沉默技术,可以实现对植物性状的精确调控,提高植物产量和抗病能力等。
三、植物生物技术的应用前景基因克隆和基因工程技术在植物生物技术中的应用前景巨大。
PCR-SSCP技术在植物病理学上的应用随着分子生物学技术的发展,检测鉴定基因变异的方法不断涌现。
尤其是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)技术问世以后,各种与PCR相结合的基因检测技术进一步推动了基因变异研究。
限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism, RFLP)、扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism, AFLP)、变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)以及随机扩增片段长度多态性(ran-domam plified polymorphic DNA, RAPD)等方法已成为基因变异分析的有力工具。
但这些方法或实验条件要求较高,操作比较繁琐,局限性较大。
1989年Orita提出的单链构象多态性(single-strand conformation polymorphism, SSCP)作为一种检测基因突变的方法, 经不断改进和完善, 更为简便、快速、灵敏, 可用于检测基因点突变和短序列的缺失和插入。
1 SSCP技术的基本原理在不含变性剂的中性聚丙烯酰胺凝胶中,单链DNA的迁移率除与DNA长度有关外,更主要决定于DNA单链所形成的空间构象,相同长度的单链DNA因其顺序不同或单个碱基差异,所形成的构象就会不同,PCR产物经变性后进行DNA凝胶电泳时,每条单链处于一定的位置,靶DNA中若发生碱基缺失、插入或置换时,就会出现泳动变位,从而提示该片段的基因变异存在。
该法自1989年首次报告以来,已广泛用于人类癌基因、抑癌基因和遗传病相关突变的快速检测。
Amplified mutant and wild-type alleles of exon 8from the p53 gene. Separation by SSCP run at aconstant 30 W for 3.5 hours at 8 °C in 1x TBE on an8% acrylamide/bis gel (37.5:1) with 3.5% glycerol.Lane 1, undenatured mutant allele; lane 2, mutantallele; lane 3, wild-type allele; lane 4, undenaturedwild-type allele.2 PCR-SSCP技术的优点原理和操作简单,不需要特殊仪器,技术容易掌握;实验步骤少,周期短;成本低,所用试剂均价格低廉;可用非同位素法检测;适用于大样品筛选。
PCR相关技术在植物病原细菌检测和鉴定中的应用2006年第4期(总第105期)广西热带农业45PCR相关技术在植物病原细菌检测和鉴定中的应用宋卡魏王星云张荣意(华南热带农业大学环植学院,海南儋州571737)摘要:PCR及其相关技术用于体外扩增DNA,RNA具有灵敏,快速,简便等优点,已经广泛应用于植物病原细菌的检测.本文综述了real—timefluoreseentPCR,REP—PCR,Irlq~luno—RCR,RAID—PCR,Nested—PCR等技术的原理及其在植物病原细菌检测和鉴定中的应用现状. 关键词:PCR植物病原细菌检测鉴定聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)是1983年由美国PE_Cetus公司的KaryMullis等n发明,1985年公开报道的一种体外核酸扩增系统.PCR及其相关技术具有快速,灵敏,操作简便等优点,已广泛应用于分子生物学,医学,微生物学等领域.且在这些领域中显示出巨大的应用价值和广阔的发展前景.传统的PCR技术在植物病原细菌学的检测应用已经非常广泛12,3,4,5,61但是由于植物病害的多样性以及植物病原细菌的复杂性,使传统的PCR技术较难满足需要,由此专家学者们研制出了许多以PCR技术为基础的相关技术,如Real—timefluorescentPCR,rep—PCR,~nnluno—PCR,ITS—PCR等.这些方法使植物病原细菌的检测更加方便,快捷,灵敏,本文简要介绍一些PER相关技术的原理及其在植物病原细菌检测中的应用概况.1Real—timefluorescentPCR其原理是在常规PCR的基础上,增加1条双荧光标记的核酸杂交探针,即Taqman探针;随着实时PCR 反应体系的进行,每进行一次DNA扩增,就有一个探针被切断,同时荧光信号值被记录下来,且与扩增产物的量产生一对一的对应关系,产物的量越大,荧光信号就会越强,也即反应起始的模板数越高,就越容易达到一个荧光信号阈值,循环次数(Ct值)和反应体系的底物浓度就会形成一个严格的对应关系,根据标准曲线和Ct值,即可以准确地确定扩增基因的浓度….实时荧光PCR在全封闭状态下实现PCR扩增.荧光探针杂交,信号检测不需电泳和EB染色,可以有效地降低污染和假阳性的产生,具有操作简单,省时省力,精确性高,特异性强,安全快速,准确灵敏等优点.漆艳香等硌将玉米细菌性枯萎病菌16SrDNA基因克隆测序,根据该细菌与其它待测细菌菌株16s rDNA序列差异,设计出对玉米细菌枯萎病菌具有稳定点突变的特异性探针.进行实时荧光PCR检测,结果显示只有玉米细菌性枯萎病菌产生荧光,且灵敏度较高,反应体系中只要有2个活细菌,实时荧光PCR 就能检测到.根据此技术原理与路线,漆艳香等又分别构建了苜蓿萎蔫病菌,菜豆细菌性萎蔫病菌Bo]和香蕉细菌性枯萎病菌…的实时荧光PCR检测体系. 朱建裕等n根据梨火疫细菌中独特含有质粒pEA29, 设计了1对引物和3条探针,建立了梨火疫细菌实时荧光PCR的检测方法.2REP—PCR原核与真核生物中普遍存在着散布的重复DNA序列,这些序列由于发挥着生物体基本的功能作用,因此在进化中呈高度保守的状态.REP(repetitiveeX- tragenicpalindromic)和ERIC(enterobactefialrepetitivein- tergenicCOl2Sensus)属于这样的序列.研究发现,REP, ERIC等序列在微生物中广泛存在,随机分布且在进化中呈高度保守状态.因此,研究人员以REP,ERIC等序列为引物,以基因组DNA为模板进行PCR扩增, 扩增产物经琼脂糖凝胶电泳得到不同带型,从而形成了被测菌基因组特异的指纹图谱,该技术称rep—PCR DNA指纹技术.该技术方法简单,快速,敏感和分辨率高,现普遍应用于流行病学中的致病菌株鉴定和确定广西热带农业2OO6年第4期(总第105期)细菌间的亲缘关系.S.V.Tsygankova等"对Xanthomonas,pseudumonas,Erw/n/a等病原菌进行鉴定时,发现所有被测的. campestr/s均能通过引物KRPN2扩增出一段约600bp 的片段,接着用引物SCAR进行扩增,在所有的.~tr/s上出现一条特异性条带,而在其他的被测菌株上不能出现.他利用这特点,进行rep—PCR,结果能有效,迅速地对被测菌株进行鉴定.J.Louws等[14在对339个Xant~monas进行鉴定时,也成功地应用了rep—PCR技术获得理想结果.在日本,Ralstoniasolanacearum小种4和小种1广泛存在于西红柿,马铃薯等植物上,除非进行致病性测试,否则很难将两者区分,MitsuoHorita等"s】人利用小种4中存在特异性序列(AKIF—AKIR)和(21F一21R),并将其作为引物,利用rep—PCR技术,最后得到了特异带型.该方法能够准确,快速,灵敏地进行致病菌株的鉴定.3Immuno—PCR免疫PCR是在酶联免疫吸附实验基础上建立起来的一种新方法,由Sano等【I酬在1992年首次报道,它同时具备抗原抗体反应的专一性和PCR的强特异扩增能力.它是将一段已知序列的DNA片段标记到抗原抗体复合物上,用PCR扩增代替ELISA的酶催化底物显色,根据扩增产物存在与否判断抗原存在情况.其一般程序是这样的,首先在酶联板上包被捕获抗原的抗体,然后加入待检抗原,再加入DNA分子标记的检测抗体,温育后充分洗涤,PCR扩增黏附于抗原/抗体复合物上的DNA分子,最后对PCR产物进行分析[17]o在该项技术的基础上,张红【l.等采用了免疫磁珠吸附与PCR相结合的技术,对瓜类细菌性果腐病病原快速检测,经研究表明,其技术检测时间周期为4h,最低菌悬液检出量为1×10cfu/ml,而且不需进行细菌DNA提取.该技术方法省时,快捷,准确,估计会在口岸检疫工作中起到重要的作用.4RAPD—PCRRARD技术由W////ams和Welsh首先提出(W////ams等1990),是利用一个随机序列的寡核酸作引物,通常为10个核甘酸,以生物基因组的DNA作模板进行PCR扩增反应,扩增产物经聚丙烯酰胺或琼脂糖凝胶电泳分离,所得多态性可反映基因组DNA相应区域的多态性,因而可用于对不同类群细菌和不同致病变种亲缘关系的鉴定,系统进化发育的研究等等.姬广海等n用4o个引物对中国水稻条斑病菌,稻短条斑病菌和李氏禾条斑病菌等14个代表菌株进行了RAPD分析.HocquelletA等】应用RAPD方法检测了柑桔黄龙病亚洲种与非洲种基因的多态性并获得4个鉴别基因.XiaotingQia等在研究柑橘和咖啡上的致病菌Xylellafastidiosa时,发现传统的PCR法较难鉴别,他们应用了RAPD—PCR法,扩增产物存在Cf0I多态性,利用这特点较好的鉴别了该致病菌. Khoodoo等也充分使用了该方法,对天南星科等植物的细菌性枯萎病病原物不同致病变种Xanthomonas axonopodispv.dieffenbachiae进行遗传多态性分析,从而进行鉴定.5Nested—PCR巢式PCR(nestedPCR)是一种PCR改良模式,它由两轮PCR扩增和利用两套引物对所组成,首先对靶DNA进行第一步扩增,然后从第一次反应产物中取出少量作为反应模板进行第二次扩增,第二次PCR引物与第一次反应产物的序列互补,第二次PCR扩增的产物即为目的产物.王茂华等根据玉米细菌性枯萎病病菌ITS区域序列,选择特异性序列,设计了一对引物,该引物能从参试菌株中扩增出特异性条带,然后与扩增ITS区域的通用引物结合,建立了检测和鉴定该病菌的nested—PCR技术,该技术检测灵敏度达到了4个细菌细胞.吴琼等在研究该病菌时,通过对该病原菌及其近似种的16SrDNA的序列测定和分析,设计了该病原菌的特异性引物,最后采用nested—PCR技术,准确区分了该病菌及其近似种,且检测灵敏度在DNA水平上达到10ng,检测纯培养细菌达到2CFU/ml的水平.6展望PCR及其相关技术的进步极大的促进了植物细菌病害研究的发展,为植物细菌病害的研究注入了新鲜的血液,植物细菌病害的检测由最初的症状观察, 形态观察,生理生化分析,到血清学,免疫学的发展,再到今天的PCR检测,经历了由宏观到分子水平的过渡,检测技术的准确性,灵敏性,快捷性都在不断地提高.但是,PCR技术发展的同时,其在植物病原细菌检测方面也存在着一些不足,如PCR反应绝大部分只能利用病原物的核酸或纯培养物作为PCR模板,若以受侵染植物组织的核酸粗提液或材料浸泡液作为模板, PCR反应将会受到严重抑制;另外,一些尖端的PCR 技术方法还需要特配的仪器,这只能满足一些条件较好的单位,若想在全国的检疫系统,大学,研究院配备,还是有一定的难度,这就大大阻碍了应用PCR技2006年第4期(总第105期)广西热带农业47术检测细菌性病害的发展.总的来说,PER技术将向短时间,高精度,自动化,微量化,尽量减少人为因素的方向发展,这就需要根据实际情况实际操作,因为不同的研究目的需要适合的方法,然而任何一种方法都有其使用范围,对于不同目的的检测,所要得到的灵敏度,可靠性和高效性的最优组合,以及如何制定标准化方案,这都是我们面临的重要问题.不过,随着PER及其相关技术进一步的完善,我们有理由相信, 它会为植物病原细菌的研究创造更辉煌的未来.参考文献【1】MuUisKB.eta1.SpecificamplificationofDNAinvit- ro:thepolymerasechainreaction.ColdSpringHarbor SymmpBiol,1986,51:263~273【2】田亚南,柯穗,柯冲.应用多聚酶链式反应(PCR) 技术检测和定量分析柑桔黄龙病痛原【J】.植物病理,1996,26(3):243250【3】s.A.Slack,刘学敏.检测马铃薯环腐病茵的PER, ELISA和DNA杂交等方法的比较.国外农学一杂粮作物,1998,18(1):4952【4】王中康,殷幼平,ComstakJc等.Identificationand DetectionofXjantho1柏0nasalbilineanswithPCR.E.DApproaches.JournalofzhejiangAgficul- ruralUniversity,1998,24(5):537—546【5】魏兰芳,姬广海,张世光.云南马铃薯青枯病茵的PER检测【J】,西南农业大学,2002,24(1):72—74【6】任毓忠,李晖等.哈密瓜细菌性果斑病种子带茵的PcR检测.新疆农业科学,2004,41(5):329—332【7]HiguchiR,FoclderC,DoUingerG,eta1.Kinetic PERanalysis:real——timemonitoringofDNAamplifi- cationreactions.Biotechnology,1993,11(9):1023—1030【8】漆艳香,肖启明,朱水芳.玉米细菌性枯萎病菌165rDNA基因克隆及TaqMan探针实时荧光PCR.湖南农业大学,2003,6:183—187【9】漆艳香,赵文军,朱水芳.苜蓿萎蔫病菌TaqMan探针实时荧光PCR检测方法的建立[J】.植物检疫,2003,17(5):260—264[1O】漆艳香,肖启明,朱水芳.菜豆细菌性枯萎病菌165 rDNA基因克隆及TaqMan探针实时荧光PcR检测.仲恺农业技术学院,2004,17(4):10—17[1l】漆艳香,谢艺贤,等.香蕉细菌性枯萎病菌实时荧光P(R检测方法的建立.华南热带农业大学,20o5,3(11):1—5【l2】朱建裕,廖晓兰,高必达,等.梨火疫细菌实时荧光PCR和诱捕PER—ELISA检测方法的建立.植物检疫,2003,1(17):710【13】S.V.Tsygankova,A.N.Ignatov,E.S.Boulygina,eta1.GeneticrelationshipsamongStxRiIlSofXan- thomonascang~tr/spv.campestrisrevealedbynovel rep—PCRprimers.EuropeanJournalofPlantPathol-ogy,2004(110):845—853【14】J.Louws.M.H.SehultzU.Rossbaeh.eta1.A ComprehensiveSpeciestoStrainTaxonomicFrame- workforXnathomonas.Phytopathology,2oo5(95):1O98一ll1l[15】MitsuoHorlta,KazutakaYano,KeniehiTsuehiya. PER—-basedspecificdetectionofRalstonia$olalizlceil1211~lace4strains.JGenPlantPatho1.20o4 (70):278283【16】SanoT,SmithCL,CantorCR.[1llmLlllO—PCR;very sensitiveantigendetectionbynlelansofspecificanti- body—DNAconjugates.science,1992,258(5079):l20[17】黄留玉.PER最新技术原理,方法及应用.化学工业出版社.2005.1:174—180【l8】张红,周志诚等.瓜类细菌性果腐病痛原IAS—PER检测研究.新疆农业大学.2005.28(2):43~46[19】姬广海,孔繁明等.水稻上三种条斑病细菌DNA 的多态性初析.植物病理,1999,5:120—125【20】HocquelletA.BoveJtvI.GamierM,IsolationofDNA fromtheuncultured"cand/datusL/berobacter''species associatedwitheitrisHuonglongbingbyRAPD.CurrentMierobioolgy1I938:176—182【21]Xiaoting.Qin,ViecnteS.Miranda,eta1.AnEvaluation oftheGeneticDiversi~ofXy~llafastidi~aIsolated fromDiseasedCitrusandCoffeeinS.Paulo,Brazil.Phytopathology,20ol(91):599—605【22】Khoedco,M.H.R,andJaufeerally—Fakim,Y. RAPD—-PERfingerprintingandSouthernanalysisof Xanthomonas似Dncpv.dieffenbaehiaestl'ains isolatedfromdi&rentamidhostsandlocations.Plant Dis.2O04.88:980—988【231王茂华,胡白石,卢玲等.利用巢式PER检测玉米细菌性枯萎病菌.南京农业大学,2005,28(2):3740【24】WUQ,ChenZhi—nan,eta1.IdentificationofCOrn BacterialWiltPathogenbyNested—PcRBasedon16SrDNA.ACrAPHY][DPAm0IJ0GICSD『ICA.2o05.35(5):42O427。
克隆生物学技术在植物工程中的应用研究随着科学技术的进步,克隆生物学技术也逐渐成为研究生命科学领域的重要手段之一。
在植物工程中,克隆生物学技术的应用也得到了广泛关注和研究。
本文将从三个方面讨论克隆生物学技术在植物工程中的应用研究。
一、基因克隆技术的应用基因克隆技术是指利用克隆向量将外源基因导入细胞,并使其在细胞内进行自复制与表达。
在植物工程中,基因克隆技术被广泛应用于导入抗病、抗虫、抗逆等优异基因,以及改良作物的品质与营养价值。
例如,广泛种植的转基因植物往往利用基因克隆技术将抗虫、抗草害等基因导入植物细胞。
这种方法可使植物具有更强的抗虫、抗草害能力,从而增加其产量和抗病能力,而不必增加化学药品的投入量。
此外,基因克隆技术在农业中也有广泛的应用。
例如,利用克隆技术解析产量、品质优异的作物基因,以此向作物中导入这些优异基因,从而优化作物品质和提高产量。
二、基因编辑技术的应用基因编辑技术是指利用RNA导向的CRISPR-Cas系统等,精确地编辑目标基因的序列,实现对基因信息的精准调控。
基因编辑技术可以使植物产生更好的表型和适应环境的特征,同时避免传统育种较慢的缺陷,可以较大提高作物的生长速度和适应性。
例如,基因编辑技术可以用于植物的抗病性状调节。
目前已有多项研究表明,基因编辑技术可以帮助植物生成更强的抗病基因,以应对病原体和介入环境对植物的影响。
三、植物细胞克隆技术的应用植物细胞克隆技术是指将细胞进行体外培养、体系控制、同一株系的先后代群体的生成。
植物细胞克隆技术的应用非常广泛,不仅可以为传统繁殖系统提供众多的可能,而且可以在多数脱离父亲母亲无法繁殖的情况下重组、再生植物。
植物细胞克隆技术的应用除了基本的繁殖过程外,它还可以帮助提高植物的花香、花色、花型等和提高植物的种类、性质,从而进一步提高植物的生产效率和品质。
总之,克隆生物学技术在植物工程中的应用研究是一个具有很高的发展潜力的领域。
通过基因克隆技术、基因编辑技术以及植物细胞克隆技术的研究,我们可以采取一系列有效的方法和手段来研发高品质、高效益的植物品种,为推动农业生产、食品加工、生物医学等领域提供更加可靠的技术保障。
分子生物学技术在植物繁殖生物学研究中的应用近年来,随着分子生物学技术的飞速发展,利用分子生物学技术进行植物繁殖生物学研究已经成为现代植物繁殖研究的主要方法之一。
分子生物学技术主要包括PCR、基因克隆、基因表达分析、基因编辑等技术,这些技术的发展和应用为植物繁殖生物学研究带来了极大的便利性和准确性。
一、 PCR技术在植物繁殖生物学中的应用PCR技术是一种从小量的DNA片段中扩增出大量DNA片段的方法,它的主要原理是利用DNA聚合酶酶的特点在适宜的条件下,使引物与DNA特异性杂交,扩增出特定的DNA片段。
在植物繁殖生物学中,PCR技术的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面。
1.种质资源鉴定:PCR技术可以通过检测种质资源的遗传多样性,确定种质资源的亲缘关系和群体分化程度,从而为植物品种深度评价提供可靠的依据。
2.基组学研究:PCR技术可以扩增出特定的基因或基因组DNA序列,解析植物基因组结构及功能,为植物基因组测序和比对提供基础数据。
3.遗传分析和遗传工程研究:PCR技术可以扩增出特定的基因或片段,检测植物杂交品种的遗传特性、基因型频率和杂种优劣性,为植物杂交育种提供技术支持。
二、基因克隆技术在植物繁殖生物学中的应用基因克隆技术是一种利用现代分子生物学手段分离、提取和重组目标DNA段的技术,它使得研究者可以精确地获取想要的DNA序列,为植物繁殖生物学研究提供了基础技术支持。
1.植物基因工程研究:基因克隆技术可以将人工合成的强效启动子、转录因子或突变基因等重要的基因功能元件直接插入到植物基因组中,快速地改变分子水平的表达特征,进而研究基因在植物生长、发育和逆境适应中的作用机制。
2.植物基因敲除和CRISPR技术:基因克隆技术的发展让针对植物基因组的敲除成为可能,例如在基因克隆的基础上结合RNAi技术、TALEN合成等方法,可以针对植物基因组的敲除研究进行更加高效和精确的操作。
而且当基因克隆技术和CRISPR技术相结合后,基因编辑和修改也成为了可能,从而解析基因功能的机理。
基因克隆技术在植物基因研究中的应用随着科技的发展,基因克隆技术逐渐应用于植物基因研究中。
这种技术能够有效地解决一些传统方法不能解决的问题,同时也可以提高研究的效率和深度。
本文将探讨基因克隆技术在植物基因研究中的应用,并分析其优点和局限性。
一、基因克隆技术的基本原理基因克隆技术是指将一个特定DNA序列从一个生物体中分离出来,然后在另一个生物体中重新组合形成DNA序列的过程。
该技术基于DNA的双链结构和酶切、粘合、扩增等原理。
通常基因克隆技术包括以下步骤:1. DNA的酶切:将目标DNA序列用限制酶切割成适当的长度。
2. DNA的粘合:通过DNA连接酶,将酶切割的DNA片段与载体DNA连接起来。
3. 转化:将重组后的DNA序列导入到另一个生物体中。
4. 选择:筛选出带有目标DNA序列的生物体。
基因克隆技术的主要优点之一是可以准确地检测和分析DNA序列。
同时,该技术还可以用于创建DNA文库、研究基因功能、探究生物进化历史等领域。
二、植物基因克隆技术的应用1. 基因表达分析通过克隆植物基因,可以进行基因表达分析。
例如,研究人员可以通过克隆调控某一生长期的基因,来分析该基因对植物发育的影响。
同时,研究人员也可以通过克隆一些与植物生长和代谢相关的基因,来探究这些基因在植物适应环境、生长和发育的机制。
2. 基因转化基因克隆还能够用于植物基因转化。
利用基因克隆技术可以轻松地将带有感兴趣基因的载体导入到目标植物中,从而实现基因转化。
这种方法被称为农业基因工程技术。
通过转基因技术,可以使植物获得抗病、抗虫、增产等性状的改良。
3. 基因组研究基因克隆还可以帮助研究员进行植物基因组学研究,通过克隆不同的基因,可以构建出植物基因组的DNA文库,有利于深入了解植物基因组的结构和功能,为未来的基因挖掘和基因改良提供有力的支持。
三、基因克隆技术的局限性尽管基因克隆技术在植物基因研究中有很多应用,但是该技术也存在一些限制。
比如克隆DNA片段的大小限制,不同酶的切割效果不同等问题。
分子生物学在植物遗传学中的应用植物遗传学主要研究植物的遗传变异、基因功能和遗传机制等。
近年来,随着分子生物学技术不断发展,分子遗传学作为植物遗传学的重要组成部分越来越受到关注。
分子生物学技术的引入,使得研究者们能够更加深入地研究植物以往无法观察到的遗传变异和基因功能,在植物遗传学研究方面具有重要意义。
一、PCR技术在植物遗传学中的应用PCR技术是分子生物学中一种重要的基因扩增技术。
在植物遗传学研究中,PCR技术被广泛应用于DNA分子标记、基因调控和功能研究。
例如,PCR技术可以用于探测植物基因的表达水平,并研究互作蛋白的特性和作用机制,从而揭示基因调控的分子机制。
此外,在分子遗传学领域中,PCR扩增技术可以用于创建DNA库并分离和鉴定遗传变异的基因,可用于研究植物抗病性和生长发育等方面的遗传机制。
二、DNA测序技术在植物遗传学中的应用DNA测序技术是一种广泛应用于分子生物学和遗传学领域的技术,其在植物遗传学中的应用也日趋广泛。
通过DNA测序技术,研究人员可以在植物DNA序列上发现不同的遗传变异,并揭示植物基因与其他生物组学特征之间的关系,从而研究植物的遗传机制。
此外,DNA测序技术还可以用于植物基因编辑、新品种选育和基因组学探究等方面的研究。
一些新兴的基因组学技术,如SiRNA和RNAi也应用于植物遗传学中,可以有效地调控植物的生长和发育。
三、分子标记在植物遗传学中的应用分子标记是分子生物学技术中最为常见的应用之一,分为基于DNA序列和基于蛋白序列两种。
在植物遗传学领域中,分子标记可以用于检测基因型和表型之间的关系,从而研究植物遗传变异和基因组成。
其中,SSR和SNP是植物遗传学中常用的分子标记,可以用于评估植物品种和亲缘关系,并剖析植物品种间基因相似性和遗传差异性。
四、蛋白质组学在植物遗传学中的应用蛋白质组学是分子生物学中的重要分支之一,研究面向蛋白质和多肽的各种分析技术和方法。
其在植物遗传学中的应用主要体现在研究植物基因的表达和功能调控等方面。
PCR技术在植物病理学中的应用PCR技术,即聚合酶链式反应技术,是一种快速、高效、灵敏的分子生物学技术。
在植物病理学领域,PCR技术也得到了广泛的应用。
本文将介绍PCR技术在植物病理学中的应用以及一些相关的知识点。
一、PCR技术原理PCR技术是通过DNA聚合酶在体外模拟DNA的自然复制过程,扩增DNA序列。
具体而言,PCR技术通过为DNA序列提供特定的定向引物,使其在体外经过多轮循环反应,从而使原有的DNA序列扩增为几千万份甚至更多份的DNA序列。
PCR技术的基本步骤包括:1)变性;2)引物结合;3)延伸;4)复性。
PCR技术可以扩增目标DNA序列,从而用于病毒、细菌、真菌等病原体的检测。
二、PCR技术在植物病理学中的应用PCR技术在植物病理学中的应用非常广泛,其主要应用是检测植物病原体的DNA序列。
比如,某些种类的真菌、细菌、病毒等会致使植物产生疾病,检测这些植物病原体是至关重要的。
通过PCR技术检测植物病原体的DNA序列,可以更快速、高效地准确鉴定出病原体,从而加快病情的治疗和控制。
同时,PCR技术是一种特异性强、灵敏度高的方法,大大提高了检测结果的可靠性。
在植物病理学中,PCR技术的应用不仅仅局限于检测植物病原体的DNA序列,它还可以用于检测植物基因序列、开展基因的克隆等实验。
通过PCR技术在体外扩增目标基因,可以获取足够的基因模板,从而利用构建重组质粒、制备转录子、克隆目标基因等技术。
三、PCR技术在植物病理学中的优点PCR技术在植物病理学中的应用主要有以下几个优点:1、快速、高效:PCR技术可以在很短的时间内(几个小时之内)扩增出大量的目标DNA序列,检测结果准确,迅速判断植物是否感染了病原体。
2、特异性强:PCR技术采用特异性的引物,可以扩增出目标DNA序列,排除样本中其他 DNA 序列的干扰,保证了检测结果的准确性。
3、灵敏度高:PCR技术只需少量的样品就能够稳定地扩增目标DNA序列,做到非常高的检测灵敏度,能够检测出样品中非常微弱的植物病原体。
pcr快速鉴定基因组的育种事例
PCR快速鉴定技术广泛应用于农业育种领域,可帮助农民和育种者快速鉴定植物和动物基因组,选择最优良的品种用于繁殖和培育。
下面是一些应用PCR快速鉴定技术的育种事例:
1. 水稻品种鉴定:使用PCR技术对水稻不同品种的DNA进行快速鉴定,可准确地区分出不同的品种,帮助育种者优选最佳品种进行栽培和繁殖。
2. 畜禽品种鉴定:利用PCR技术对畜禽不同品种的DNA进行快速鉴定,可精准地区分出不同的品种,帮助畜牧养殖者选择最佳品种进行繁殖和培育。
3. 水果品质鉴定:利用PCR技术对水果DNA进行快速鉴定,可帮助水果生产者选择最优质的品种进行种植和培育,提高产量和质量。
总之,PCR快速鉴定技术在农业育种领域具有广泛的应用价值,可以帮助育种者和农民选择最佳品种、提高产量和质量,促进农业生产的发展。
云南大学学报(自然科学版) 1998,20(5):377~379CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan U niversity半套式PCR技术在植物基因克隆中的应用①杨明挚1) 陈善娜1) 鄢 波2) 黄兴奇2) 刘继梅1)(1)云南大学生物系,昆明,650091;2)云南省农科院生物技术所,昆明,650223)摘要 常规PCR方法在分离克隆已知序列的基因中发挥着重要的作用,但要求目的基因片段与引物间的同源性几乎是100%,一旦引物序列与目的基因间存在有差异,便往往会导致扩增的特异性不强,扩增效率不高,给克隆带来很大的困难.在常规PCR基础上,若所分离的基因在不同植物间存在保守序列,依据这一序列再合成一对引物,进行半套式PCR则能大大提高扩增的特异性及扩增效率.对于较长的基因片段而言还能同时完成亚克隆.本文依据南瓜GPA T(甘油-3-磷酸酰基转移酶)基因cDNA序列及比较拟南芥菜、豌豆间在该基因内的保守区段序列合成相应引物来分离克隆黑子南瓜及西瓜GPA T基因的cDNA片段为例来说明半套式PCR技术在植物基因克隆中的应用.关键词 半套式PCR,基因克隆,应用分类号 Q7811 材料和方法111 材 料 ①植物材料:黑子南瓜(Cucurbita f icilia)及西瓜(Cit rull us lanat us)购自云南省种子公司.②试剂与酶:cDNA合成试剂盒购自GIB2 COBRL公司;dN TP,Taq DNA多聚酶,反应缓冲液及其他分子生物学试剂购自Q IGEN,Beohringer Mannheim和华美公司.1.2 方 法 ①植物材料的培养:将黑子南瓜及西瓜种子于25℃下避光萌芽,待子叶张开后于光下培养半天,取正在转绿的子叶或用液氮冷冻后置-70℃保存.②RNA的提取:取011g植物材料于液氮中研磨成粉末状,用Tripure TM分离试剂盒提取总RNA,-20℃保存.③cDNA第一链的合成:按G BCOBRL公司合成试剂盒的操作说明进行.以总RNA为模板,Oigo(d T)为引物在Mulv逆转录酶的作用下合成cDNA第一链,于-20℃保存.④引物合成:黑子南瓜与南瓜同属不同种,估计应有较高的同源性;依据南瓜GPA T基因cDNA 序列从该基因两端合成如下引物:PA:5′2A TG2GCG2G A G2CTT2A TC2CA G2G′2 3′,PD:5′2CTA2CCA2A GG2TTG2TG A2CAA2A G A 2G AC23′.比较已发表的南瓜[1],豌豆[2],拟南芥菜[3]等几种植物该基因序列,发现该基因内部存在有保守性区段,依据这些区段合成另一对引物(引物的合成委托Cybensyn公司完成):PB:5′2G A(A G)2CCI2TT(CT)2G A(CT)2TA(CT)2TAA23′,PC:5′2CA T2(A G)TG2(CT)TT2(CT)TT2I(GC)(A T)2(A G)TA2IAC2(A G)CA2IA T23′.其中“I”为次黄苷嘌呤.⑤以合成的cDNA第一链为模板,用引物PA和PD在不同复性温度下进行PCR反应,条件为94℃,40s;复性温度分别为50℃,53℃,55℃,40s;72℃,90s;40循环.⑥将上述最佳扩增产物(或经一定程度的回收纯化后)分别再配以保守区段引物即PA和PC;PB和PD进行半套式PCR,条件为93℃,60s;52℃,30s; 72℃,60s;36循环.⑦用同样的方法及引物扩增西瓜GPA T基因的cDNA片段.2 结 果(1)以黑子南瓜cDNA第一链为模板,用引物①国家自然科学基金和云南省应用基础研究基金、云南省教委基金、云南省农业生物技术重点实验室开放基金资助项目. 1998-04-20收稿PA,PD在不同复性温度下扩增黑子南瓜GPA T 基因cDNA片段,1.0%琼脂糖凝胶电泳检测.复性温度为50℃,53℃时在1.2Kb处有扩增带,但扩增效率及特异性差.53℃时相对好些.复性温度为55℃时几乎看不到特异性扩增带(见图1).(2)以图1中泳道3的扩增产物为模板,用引物PA和PC;PB和PD分别进行黑子南瓜GPA T 基因的半套式PCR,1.2%琼脂糖凝胶电泳检测分别在0.7和0.8Kb处有特异性扩增带,与预期结果相符(见图2).(3)用同样的方法及引物,扩增西瓜GPA T 基因;用PA,PD直接扩增在1.2Kb处均看不到预期的扩增带,以PA,PD扩增产物为模板,PA, PC和PB,PD分别进行半套式二次PCR,经1.2%琼脂凝胶电泳检测在预期大小附近也看到了扩增带,但非特异性扩增较多(见图3). 图1 不同复性温度下黑子南瓜基因扩增结果1.复性温度为50℃时的扩增结果;2.λDNAHindⅢ/ECORI标准分子量;3.复性温度为53℃时的扩增结果;4.复性温度为55℃时的扩增结果Fig.1 Amplification of figleaf gourd GPA T gene using PCR in different renaturation temperatures1.PCR result in renaturation temperature is50℃;2.λDNA Hind/ⅢECORI Marker;3.PCR result in53℃of renaturation tempre2ture;4.PCR result in55℃of renaturation tempreture图2 用引物PA与PC,PB与PD分别半套式扩增黑子南瓜GPA T基因片段结果1.PA,PC扩增结果;2.λDNA HindⅢ/ECORI标准分子量;3.PB,PD扩增结果Fig.2 Using PA,PD PCR result as plate,Half nested PCR amplification of figleaf gourd GPA T gene fragments using PA,PC and PB,PD as primer Respectively 1.PA and PC amplification result;1.λDNA HindⅢ/ECORI Marker;3.PB and PD amplification result图3 半套式二次PCR扩增西瓜GPA T基因结果1.PA,PC二次扩增结果;2.λDNA HindⅢ/ECORI标准分子量;3.PB,PD二次扩增结果Fig.3 Half nested PCR amplification result of watermelon GPA T gene using Primer PA,PC and PB,PD respectively1.PA and PC amplification result;2.λDNA HindⅢ/ECORI Marker;3.PB and PD amplification result3 讨 论黑子南瓜与南瓜同属而不同种,亲缘关系较近.用南瓜引物PA,PD扩增黑子南瓜GPA T基因时在较低的复性温度下有预期的扩增带,但要进行纯化和克隆比较困难,当复性温度为55℃时就几乎看不到任何扩增带了.但在此基础上经半套式二次PCR后预期大小的两段GPA T基因就分别被特异873云南大学学报(自然科学版) 第20卷性地扩增出来了,且具有较高的扩增效率.分别纯化这俩cDNA 片段并进行克隆就简单多了.经序列分析表明确属该基因,与南瓜GPA T 基因的核苷酸及递推的氨基酸序列分别具有98%和96.5%的同源性(资料未给出).西瓜与南瓜同一科不同属,亲缘关系相对较远;用南瓜引物扩增西瓜GPA T 全基因在多种条件下均看不到预期的扩增带,但经半套式二次PCR 后,在预期分子量附近也看见有扩增带,显示了该方法的灵敏性.但非特异性扩增较多,也说明该方法适用的限度,须在已知基因与目的基因片段间有很高同源性的情况下方能发挥良好作用(特别是与引物系列间的同源性).但比常规PCR 要求的要低得多.半套式二次PCR 能提高扩增效率和特异性,是由于其对目的基因片段进行了两次筛选.第一次扩增时,由于引物与目的基因的不完全吻合,在较低的复性温度下将与引物有同源性的许多片段都进行了扩增,其中也包含了目的基因片段,第二次半套式PCR 时,其中一个引物来自该基因的保守区段,对目的基因有特异性;另一引物由于第一次扩增的结果与目的片段100%吻合,这样目的基因片段便得以筛选并扩增出来.但由于PCR 反应的复杂性,各种反应条件需作适当摸索方能达到最佳效果.参 考 文 献1 Ishizaki O ,Nishida I ,Agta K ,et al.Cloning and nucleotidesquence of cDNA for the plastid glycerol 232shosphate acyl 2transferase from squash.FEB ,1988,238(2):4242 Weber S ,Wolter F P ,Back F ,et al.Purification and cDNASequencing of an oleot 2selective acyl 2ACP :Sn 2G iycerol 232Phosplate acyltransferase from pea chloroplasts.Plant Mol Biol ,1991,17:10673 Nishida I ,Tasaka Y ,Shiraishi H ,et al.The gene and RNA for the Precursor to the Plastid 2located glycerol 232Phos 2phate acyltransferase of Arabidopsis thaliana.Plant Mol Bi 2ol ,1993,21:267Utilization of Half Nested PCR in Plant G ene CloningYang Mingzhi 1) Cheng Shanna 1) Yan Bo 2) Huang Xinqi 2) Liu Jimei 1)(1)Department of Biology ,Yunnan University ,650091,Kunming ,PRC ;2)Yunnan Provincial Laboratory of Agricultural Biotechnology ,650223,Kunming ,PRC )Abstract The normal PCR playing a very important role in cloning of a sequence known gene.But highhomologous (almost 100%)between primers and target gene sequence must be required.Otherwise ,low effi 2ciency and specifity of amplification may be.If homologeous regions exist among different plants in this gene ,then prepare another pair of primers from these regions ,using half nested PCR ,the amplification efficiency and specifity will be greatly improved.Here we indicate the applification of half nested PCR technique in plant gene cloning by isolation and cloning of figleaf gourd (cucurbita f icif olia )and watermelon (Cit rull us lana 2t us )glycerol 232phosphate acyltransferase (GPA T )gene using a pair of primers from squash and another pair of primers from the homologeous region of this gene as example.K ey w ords half nested PCR ,gene cloning ,utilization973第5期 杨明挚等:半套式PCR 技术在植物基因克隆中的应用。