RFLP和RAPD技術

概 述
　　
　　DNA分子水平上的多態性檢測技術是進行基因組研究的基礎。RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism,限制片段長度多態性）已被廣泛用于基因組遺傳圖譜構建、基因定位以及生物進化和分類的研究。RFLP是根據不同品種（個體）基因組的限制性內切酶的酶切位點堿基發生突變，或酶切位點之間發生了堿基的插入、缺失，導致酶切片段大小發生了變化，這種變化可以通過特定探針雜交進行檢測，從而可比較不同品種（個體）的DNA水平的差異（即多態性），多個探針的比較可以確立生物的進化和分類關系。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，從而可以作為一種分子標記（Mark），構建分子圖譜。當某個性狀（基因）與某個（些）分子標記協同分離時，表明這個性狀（基因）與分子標記連鎖。分子標記與性狀之間交換值的大小，即表示目標基因與分子標記之間的距離，從而可將基因定位于分子圖譜上。分子標記克隆在質粒上，可以繁殖及保存。不同限制性內切酶切割基因組DNA后，所切的片段類型不一樣，因此，限制性內切酶與分子標記組成不同組合進行研究。常用的限制性內切酶一般是HindⅢ，BamHⅠ,EcoRⅠ,EcoRV,XbaⅠ,而分子標記則有幾個甚至上千個。分子標記越多，則所構建的圖譜就越飽和。構建飽和圖譜是RFLP研究的主要目標之一。
　　
　　運用隨機引物擴增尋找多態性DNA片段可作為分子標記。這種方法即為RAPD（Random amplified polymorphic DNA ，隨機擴增的多態性DNA）。盡管RAPD技術誕生的時間很短, 但由于其*的檢測DNA多態性的方式以及快速、簡便的特點,使這個技術已滲透于基因組研究的各個方面。該RAPD技術建立于PCR技術基礎上,它是利用一系列（通常數百個）不同的隨機排列堿基順序的寡聚核苷酸單鏈（通常為10聚體）為引物,對所研究基因組DNA進行PCR擴增.聚丙烯酰胺或瓊脂糖電泳分離,經EB染色或放射性自顯影來檢測擴增產物DNA片段的多態性,這些擴增產物DNA片段的多態性反映了基因組相應區域的DNA多態性。RAPD所用的一系列引物DNA序列各不相同,但對于任一特異的引物,它同基因組DNA序列有其特異的結合位點.這些特異的結合位點在基因組某些區域內的分布如符合PCR擴增反應的條件,即引物在模板的兩條鏈上有互補位置,且引物3'端相距在一定的長度范圍之內,就可擴增出DNA片段.因此如果基因組在這些區域發生DNA片段插入、缺失或堿基突變就可能導致這些特定結合位點分布發生相應的變化,而使PCR產物增加、缺少或發生分子量的改變。通過對PCR產物檢測即可檢出基因組DNA的多態性。分析時可用的引物數很大,雖然對每一個引物而言其檢測基因組DNA多態性的區域是有限的,但是利用一系列引物則可以使檢測區域幾乎覆蓋整個基因組。因此RAPD可以對整個基因組DNA進行多態性檢測。另外，RAPD片段克隆后可作為RFLP的分子標記進行作圖分析。
　　
　　本實驗將學習RFLP的酶切,電泳和膜的制作以及RAPD技術。探針標記及雜交檢測方法請另詳見分子雜交技術。

　　
　　RFLP技術
　　
　　一、 材料
　　基因組DNA（大于50kb,分別來自不同的材料）。
　　
　　二、設備
　　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提取實驗,要求提取的DNA分子量大于50kb, 沒有降解。
　　（2） 在50μl反應體系中,進行酶切反應:
　　　　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℃反應過夜。
　　（4） 取5μl反應液,0.8％瓊脂糖電泳觀察酶切是否*，這時不應有大于30kb的明顯亮帶出現。
　　[注意] 未酶切的DNA要防止發生降解, 酶切反應一定要*。
　　
　　2. Southern轉移
　　（1） 酶解的DNA經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, 轉至變性液變性45分鐘。經蒸餾水漂洗后轉至中和液中和30分鐘。
　　（4） 預先將尼龍膜,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。也可用電轉移或真空轉移。
　　（5） 取下尼龍膜, 0.4mol/L NaOH 30秒, 迅速轉至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, 80℃真空干燥2小時。
　　（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）中脫嘌呤時間不能過長。
　　　　　　2、 除步驟（1）、（4）、（5）外, 其余均在搖床上進行操作。
　　　　　　3、步驟（4）中,當尼龍膜覆于膠上時, 防止膠與膜之間有氣泡發生, 加蓋濾時也不應有氣泡發生。
　　　　　　4、有時用一種限制性內切酶不能發現RFLP的差異，這時應該試用另一種酶。

　　RAPD技術
　　
　　一、 材料
　　不同來源的DNA（50ng/ul）。
　　
　　二、設備
　　PCR儀，PCR管或硅化的0.5ml eppendorf管，電泳裝置。
　　
　　三、試劑
　　1、隨機引物（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反應體系中,加入
　　　　模板DNA 1ul （50ng）
　　　　隨機引物 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儀中預變性94℃ 2分鐘, 然后循環: 94℃ 1分鐘， 36℃ 1分鐘， 72℃ 1分鐘，共40輪循環。
　　3. 循環結束后, 72℃ 10分鐘，4℃保存。
　　4. 取PCR產物15ul加3ul上樣緩沖液（6x）于2% 瓊脂糖膠上電泳, 穩壓50-100Ｖ（電壓低帶型整齊， 分辨率高）。
　　5. 電泳結束，觀察、拍照。
　　[注意] 1、電泳時一般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新的分子標記應用。