RFLP和RAPD技術(shù)

概 述
　　
　　DNA分子水平上的多態(tài)性檢測(cè)技術(shù)是進(jìn)行基因組研究的基礎(chǔ)。RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism,限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性）已被廣泛用于基因組遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位以及生物進(jìn)化和分類的研究。RFLP是根據(jù)不同品種（個(gè)體）基因組的限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)堿基發(fā)生突變，或酶切位點(diǎn)之間發(fā)生了堿基的插入、缺失，導(dǎo)致酶切片段大小發(fā)生了變化，這種變化可以通過特定探針雜交進(jìn)行檢測(cè)，從而可比較不同品種（個(gè)體）的DNA水平的差異（即多態(tài)性），多個(gè)探針的比較可以確立生物的進(jìn)化和分類關(guān)系。所用的探針為來源于同種或不同種基因組DNA的克隆，位于染色體的不同位點(diǎn)，從而可以作為一種分子標(biāo)記（Mark），構(gòu)建分子圖譜。當(dāng)某個(gè)性狀（基因）與某個(gè)（些）分子標(biāo)記協(xié)同分離時(shí)，表明這個(gè)性狀（基因）與分子標(biāo)記連鎖。分子標(biāo)記與性狀之間交換值的大小，即表示目標(biāo)基因與分子標(biāo)記之間的距離，從而可將基因定位于分子圖譜上。分子標(biāo)記克隆在質(zhì)粒上，可以繁殖及保存。不同限制性內(nèi)切酶切割基因組DNA后，所切的片段類型不一樣，因此，限制性內(nèi)切酶與分子標(biāo)記組成不同組合進(jìn)行研究。常用的限制性內(nèi)切酶一般是HindⅢ，BamHⅠ,EcoRⅠ,EcoRV,XbaⅠ,而分子標(biāo)記則有幾個(gè)甚至上千個(gè)。分子標(biāo)記越多，則所構(gòu)建的圖譜就越飽和。構(gòu)建飽和圖譜是RFLP研究的主要目標(biāo)之一。
　　
　　運(yùn)用隨機(jī)引物擴(kuò)增尋找多態(tài)性DNA片段可作為分子標(biāo)記。這種方法即為RAPD（Random amplified polymorphic DNA ，隨機(jī)擴(kuò)增的多態(tài)性DNA）。盡管RAPD技術(shù)誕生的時(shí)間很短, 但由于其*的檢測(cè)DNA多態(tài)性的方式以及快速、簡(jiǎn)便的特點(diǎn),使這個(gè)技術(shù)已滲透于基因組研究的各個(gè)方面。該RAPD技術(shù)建立于PCR技術(shù)基礎(chǔ)上,它是利用一系列（通常數(shù)百個(gè)）不同的隨機(jī)排列堿基順序的寡聚核苷酸單鏈（通常為10聚體）為引物,對(duì)所研究基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增.聚丙烯酰胺或瓊脂糖電泳分離,經(jīng)EB染色或放射性自顯影來檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物DNA片段的多態(tài)性,這些擴(kuò)增產(chǎn)物DNA片段的多態(tài)性反映了基因組相應(yīng)區(qū)域的DNA多態(tài)性。RAPD所用的一系列引物DNA序列各不相同,但對(duì)于任一特異的引物,它同基因組DNA序列有其特異的結(jié)合位點(diǎn).這些特異的結(jié)合位點(diǎn)在基因組某些區(qū)域內(nèi)的分布如符合PCR擴(kuò)增反應(yīng)的條件,即引物在模板的兩條鏈上有互補(bǔ)位置,且引物3'端相距在一定的長(zhǎng)度范圍之內(nèi),就可擴(kuò)增出DNA片段.因此如果基因組在這些區(qū)域發(fā)生DNA片段插入、缺失或堿基突變就可能導(dǎo)致這些特定結(jié)合位點(diǎn)分布發(fā)生相應(yīng)的變化,而使PCR產(chǎn)物增加、缺少或發(fā)生分子量的改變。通過對(duì)PCR產(chǎn)物檢測(cè)即可檢出基因組DNA的多態(tài)性。分析時(shí)可用的引物數(shù)很大,雖然對(duì)每一個(gè)引物而言其檢測(cè)基因組DNA多態(tài)性的區(qū)域是有限的,但是利用一系列引物則可以使檢測(cè)區(qū)域幾乎覆蓋整個(gè)基因組。因此RAPD可以對(duì)整個(gè)基因組DNA進(jìn)行多態(tài)性檢測(cè)。另外，RAPD片段克隆后可作為RFLP的分子標(biāo)記進(jìn)行作圖分析。
　　
　　本實(shí)驗(yàn)將學(xué)習(xí)RFLP的酶切,電泳和膜的制作以及RAPD技術(shù)。探針標(biāo)記及雜交檢測(cè)方法請(qǐng)另詳見分子雜交技術(shù)。

　　
　　RFLP技術(shù)
　　
　　一、 材料
　　基因組DNA（大于50kb,分別來自不同的材料）。
　　
　　二、設(shè)備
　　電泳儀及電泳槽， 照相用塑料盆5只，玻璃或塑料板（比膠塊略大） 4塊，吸水紙若干，尼龍膜（依膠大小而定），濾紙 ，eppendorf管（0.5ml）若干。
　　
　　三、試劑：
　　1、限制性內(nèi)切酶（BamHⅠ, EcoRⅠ, HindⅢ, XbaⅠ）及10×酶切緩沖液。
　　2、5×TBE電泳緩沖液：配方見*章。
　　3、變性液：0.5mol/L NaOH，1.5mol/L NaCl 。
　　4、中和液：1mol/LTris·Cl, pH7.5/1.5mol/L NaCl 。
　　5、10×SSC：配方見第九章。
　　6、其它試劑：0.4mol/L NaOH，0.2mol/L Tris·Cl, pH7.5/2×SSC ，ddH2O，Agarose 0.8%， 0.25mol/L HCl 。
　　
　　四. 操作步驟
　　1. 基因組DNA的酶解
　　（1） 大片斷DNA的提取詳見基因組DNA提取實(shí)驗(yàn),要求提取的DNA分子量大于50kb, 沒有降解。
　　（2） 在50μl反應(yīng)體系中,進(jìn)行酶切反應(yīng):
　　　　5μg基因組DNA
　　　　5μl 10×酶切緩沖液
　　　　20單位（U）限制酶（任意一種）
　　　　加ddH2 O, 至50μl
　　（3） 輕微振蕩, 離心,37℃反應(yīng)過夜。
　　（4） 取5μl反應(yīng)液,0.8％瓊脂糖電泳觀察酶切是否*，這時(shí)不應(yīng)有大于30kb的明顯亮帶出現(xiàn)。
　　[注意] 未酶切的DNA要防止發(fā)生降解, 酶切反應(yīng)一定要*。
　　
　　2. Southern轉(zhuǎn)移
　　（1） 酶解的DNA經(jīng)0.8％瓊脂糖凝膠電泳（可18V過夜）后EB染色觀察。 　　
　　（2） 將凝膠塊浸沒于0.25mol/L HCl中脫嘌呤, 10分鐘。 　　
　　（3） 取出膠塊, 蒸餾水漂洗, 轉(zhuǎn)至變性液變性45分鐘。經(jīng)蒸餾水漂洗后轉(zhuǎn)至中和液中和30分鐘。
　　（4） 預(yù)先將尼龍膜,濾紙浸入水中,再浸入10×SSC中,將一玻璃板架于盆中鋪一層濾紙（橋）然后將膠塊反轉(zhuǎn)放置,蓋上尼龍膜,上覆二層濾紙,再加蓋吸水紙,壓上半公斤重物, 以10×SSC鹽溶液吸印,維持18-24小時(shí)。也可用電轉(zhuǎn)移或真空轉(zhuǎn)移。
　　（5） 取下尼龍膜, 0.4mol/L NaOH 30秒, 迅速轉(zhuǎn)至0.2mol/L Tris·Cl,pH7.5/2×SSC,溶液中, 5分鐘。
　　（6） 將膜夾于2層濾紙內(nèi), 80℃真空干燥2小時(shí)。
　　（7） 探針的制備和雜交見第九章分子雜交部分。
　　[注意] 1、 步驟（2）中脫嘌呤時(shí)間不能過長(zhǎng)。
　　　　　　2、 除步驟（1）、（4）、（5）外, 其余均在搖床上進(jìn)行操作。
　　　　　　3、步驟（4）中,當(dāng)尼龍膜覆于膠上時(shí), 防止膠與膜之間有氣泡發(fā)生, 加蓋濾時(shí)也不應(yīng)有氣泡發(fā)生。
　　　　　　4、有時(shí)用一種限制性內(nèi)切酶不能發(fā)現(xiàn)RFLP的差異，這時(shí)應(yīng)該試用另一種酶。

　　RAPD技術(shù)
　　
　　一、 材料
　　不同來源的DNA（50ng/ul）。
　　
　　二、設(shè)備
　　PCR儀，PCR管或硅化的0.5ml eppendorf管，電泳裝置。
　　
　　三、試劑
　　1、隨機(jī)引物（10mer） （5umol/L）：購買成品。
　　2、Taq酶：購買成品。
　　3、10xPCR 緩沖液：配方見第八章。
　　4、MgCl2 ：25mmol/L。
　　5、dNTP：每種2.5mmol/L。
　　
　　四、操作步驟：
　　1. 在25ul反應(yīng)體系中,加入
　　　　模板DNA 1ul （50ng）
　　　　隨機(jī)引物 1ul （約5pmol）
　　　　10xPCR Buffer 2.5ul
　　　　MgCl2 2ul
　　　　dNTP 2ul
　　　　Taq酶 1單位（U）
　　　　加ddH2O 至 25ul
　　混勻稍離心, 加一滴礦物油。
　　2. 在加熱至90℃以上的PCR儀中預(yù)變性94℃ 2分鐘, 然后循環(huán): 94℃ 1分鐘， 36℃ 1分鐘， 72℃ 1分鐘，共40輪循環(huán)。
　　3. 循環(huán)結(jié)束后, 72℃ 10分鐘，4℃保存。
　　4. 取PCR產(chǎn)物15ul加3ul上樣緩沖液（6x）于2% 瓊脂糖膠上電泳, 穩(wěn)壓50-100Ｖ（電壓低帶型整齊， 分辨率高）。
　　5. 電泳結(jié)束，觀察、拍照。
　　[注意] 1、電泳時(shí)一般RAPD帶有5-15條, 大小0.1-2.0kb。
　　　　　　2、 特異性的DNA帶可以克隆作為一個(gè)新的分子標(biāo)記應(yīng)用。