一种简易的利用Pfu—DNA聚合酶进行反向长距离PCR获得定点突变的 …

定点突变是一种常用的分子生物学方法。利用Ｐｆｕ－ＤＮＡ聚酶进行反向长距离Ｐ衣效地获得定点突变。方法担任简易、突变效率高于９０％。整个操作过程可在一个试管中完成,不需亚克隆。对克隆在大所粒（如转化植物的Ｔｉ－类型质粒）尤为实用。     

一种简易的利用Pfu-DNA聚合酶进行反向长距离PCR获得定点突变的方法(英文)

定点突变是一种常用的分子生物学方法。利用Pfu_DNA聚合酶进行反向长距离PCR可以有效地获得定点突变。方法操作简易 ,突变效率高于 90 %。整个操作过程可在一个试管中完成 ,不需亚克隆。对克隆在大质粒 (如转化植物的Ti_类型质粒 )尤为实用。     

侧翼序列获取技术研究进展

侧翼序列是指染色体中特定位点两侧的DNA序列,包含着候选基因、转录调控、染色体结构、生物安全等信息,在基因组学研究中具有重要的作用。侧翼序列获取技术主要应用于启动子和增强子等调控序列的克隆、鉴定T-DNA或转座子插入位点、染色体步移、全基因组空隙填补等,是结构基因组研究以及功能基因组研究的重要手段,在转基因动植物鉴定及安全管理等方面具有重要应用。随着分子生物学的发展,目前已经建立了许多侧翼序列的获取方法,依据技术原理可以分为质粒拯救法、反向PCR法、外源接头介导PCR法、半随机引物PCR法和基因组重测序法等5大类。本文系统总结了近年来侧翼序列获取技术的研究进展,并对这些技术的原理以及应用情况进行了较为系统的综述,为侧翼序列信息的获取提供参考。     

优化的反向PCR结合TAIL-PCR法克隆棉花线粒体atpA双拷贝基因及其侧翼序列

双拷贝基因及其侧翼序列的克隆是分子生物学中的一个难点。将优化的反向PCR(Inverse PCR,iPCR)与TAIL-PCR相结合,有效地克隆双拷贝基因及其侧翼序列。先用Southern blotting方法确定一种能获得合适长度片段的限制性内切酶,然后用优化的iPCR方法对该酶切产物进行自连和扩增,将2个拷贝的侧翼序列区分开。根据iPCR结果,进一步用TAIL-PCR扩增更远侧翼的序列。利用这套方法,获得了棉花可育胞质和不育胞质线粒体双拷贝atpA基因的所有EcoR I限制片段(2.2～5.1 kb)和HindⅢ限制片段(8.5～11.7 kb),克隆到2个拷贝各自的侧翼序列。研究结果说明,优化的iPCR与TAIL-PCR相结合是克隆双拷贝基因及其侧翼序列的一种高效方法。     

水稻Ac×Ds后代基因组DNA中Ds侧翼序列的扩增及其Ds插入分析

采用TAIL-PCR技术从经鉴定含Ac/Ds双元件的材料中扩增Ds侧翼序列并测序, 对水稻Ac×Ds后代基因组DNA进行Ac和Ds插入的PCR分析。利用NCBI的BLAST软件, 以Ds侧翼序列为待查询序列进行GenBank在线搜索比对, 获得Ds插入相关基因的染色体定位和功能注释等信息。对扩增的93个有效Ds侧翼序列进行分析, 结果显示, 有21个水稻杂交后代中Ds插入于基因编码区, 其余72个插入在基因间序列, 其中12个插入在特定基因的上游3 kb以内的间隔区。本研究强调了提高Ds侧翼序列扩增和Ac/Ds植株筛选效率的技术关键。     

反向PCR法扩增花粉特异表达基因PSG076启动子

PSG076基因是从奥地利小麦品种‘Ferdinand’中分离的花粉特异性表达基因,功能未知.为获得可用于小麦基因工程的花粉特异性启动子,采用优化的反向PCR法分离PSG076启动子,获得了起始密码子上游约1.4 kb的启动子序列.生物信息学分析显示,该启动子除含有与花粉特异性表达相关的调控元件AGAAA和GTGA外,还含有花粉特异性表达相关的数量元件AGGTCA和AAATGA,推测其为活性较强的花粉特异性启动子.实验中对反向PCR方法的优化可提高扩增侧翼未知序列的效率,特别适用于启动子序列的扩增.     

PCR扩增技术

到今年,PCR方法已经渡过了它的第25个生日,由于其扩增的性能,PCR技术已经成为实验室中不可或缺的一门技术。多年来,研究人员不断改善其性能,希望扩大PCR技术的应用范围。     

高GC含量DNA模板的PCR扩增

目的：探索高GC含量DNA的PCR扩增条件,为扩增达托霉素生物合成基因簇及拼接奠定基础。方法：在PCR扩增体系中,使用高保真的聚合酶及添加不同浓度的DMSO、7-deaza-dGTP等增强剂,并选择合适的PCR循环程序,优化富含GC的DNA的PCR扩增条件。结果：向反应体系中额外添加1%~4%的DMSO可以显著提高富含GC的DNA的PCR扩增产物量,但会降低其特异性;7-deaza-dGTP可以提高扩增产物的特异性及保真度,但产量会有所下降。应用touch down PCR并在体系中添加7-deaza-dGTP能够提高扩增产物的特异性和产率,增加扩增的保真度。结论：应用优化的PCR扩增条件将所有达托霉素生物合成基因簇分段扩增出来,并可扩增出长达6 kb的片段,且序列完全正确,可以进行后续拼接。     

Trametes sp. AH28-2漆酶A的诱导合成及其基因5′-端调控区的克隆与分析

Trametes sp. AH28-2漆酶同工酶的合成需要铜离子的存在,较高浓度的Cu²⁺有利于漆酶合成。在以葡萄糖为碳源补加0.5mmol/L Cu²⁺的培养基中生长时,发酵液漆酶活性为44.3u/L,同时补加4.0mmol/L邻甲苯胺时,漆酶酶活提高到71.0u/L;而在补加Cu²⁺和邻甲苯胺的纤维二糖培养基中,酶活上升至2584u/L,为葡萄糖培养基的36.4倍。邻甲苯胺和铜离子诱导产生的漆酶同工酶组分,均为漆酶A（LacA）。竞争性RT-PCR分析表明,漆酶A基因（lacA） 转录本的累积伴随有发酵液漆酶活性的增加,邻甲苯胺对lacA的调控发生在转录水平。lacA 结构基因长2110bp,含有10个内含子;lacA的Cdna序列为1560bp,编码520aa的漆酶蛋白,其氨基酸序列与其它真菌漆酶具有较高的相似性。采用改进的反向PCR技术,扩增得到的lacA5′-端调控区长1881bp,分析表明,该区域上分布有1个TATA框、7个CAAT框和多个潜在的顺式作用元件序列位点,包括5个MRE元件、9个CreA结合位点、4个XRE元件、2个STRE元件和7个氮因子调控位点等。这些序列位点的存在部分地对应了菌株摇瓶发酵条件下lacA的表达规律。     

Trametessp.AH28-2漆酶A的诱导合成及其基因5′-端调控区的克隆与分析

Trametessp.AH28_2漆酶同工酶的合成需要铜离子的存在,较高浓度的Cu2+有利于漆酶合成。在以葡萄糖为碳源补加0·5mmol/LCu2+的培养基中生长时,发酵液漆酶活性为44·3u/L,同时补加4·0mmol/L邻甲苯胺时,漆酶酶活提高到71·0u/L;而在补加Cu2+和邻甲苯胺的纤维二糖培养基中,酶活上升至2584u/L,为葡萄糖培养基的36·4倍。邻甲苯胺和铜离子诱导产生的漆酶同工酶组分,均为漆酶A(LacA)。竞争性RT_PCR分析表明,漆酶A基因(lacA)转录本的累积伴随有发酵液漆酶活性的增加,邻甲苯胺对lacA的调控发生在转录水平。lacA结构基因长2110bp,含有10个内含子;lacA的cDNA序列为1560bp,编码520aa的漆酶蛋白,其氨基酸序列与其它真菌漆酶具有较高的相似性。采用改进的反向PCR技术,扩增得到的lacA5′_端调控区长1881bp,分析表明,该区域上分布有1个TATA框、7个CAAT框和多个潜在的顺式作用元件序列位点,包括5个MRE元件、9个CreA结合位点、4个XRE元件、2个STRE元件和7个氮因子调控位点等。这些序列位点的存在部分地对应了菌株摇瓶发酵条件下lacA的表达规律。     

改进的反向PCR技术克隆转移基因的旁侧序列

对传统的反向PCR技术作了一些改进：用巢式PCR扩增含量极少的靶序列;PCR反应体系中加入5%的甲酰胺以减少非特异性扩增.结果表明,改进的反向PCR体系是克隆人基因组已知片段旁侧序列的高度灵敏、高度特异的方法.     

Ds因子在烟草染色体插入位点旁邻顺序的克隆

用ＮｅｓｔｅｄＰＣＲ 方法从含Ｄｓ 因子的转基因烟草ＤＮＡ 中克隆了Ｄｓ 因子在烟草染色体插入位点的９ 个旁邻ＤＮＡ 片段,以这些片段作探针,和野生型烟草的ＤＮＡ 进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ 杂交,以检测这些片段在烟草基因组中的拷贝数,结果表明它们都属于烟草染色体上的低拷贝ＤＮＡ。另外,对这些ＤＮＡ 片段进行核苷酸序列测定,并将它们的顺序与Ｇｅｎｂａｎｋ 数据库中已有的核苷酸序列相比较,其中长度为１２８ 核苷酸的片段１ 和荷兰芹的４ＣＬ２ 基因的一个区段有５７ ．８ ％ 同源性,而另一长度为１６９ 核苷酸的片段３ 和百合中的反转座子的一个区段有６０ ．９ ％ 的同源性。这都表明Ｄｓ 因子在异源植物烟草中插入染色体单拷贝基因的机率很高,这对转座子标签法克隆基因是非常有利的。     

转基因抗虫棉Bt基因插入区碱基组成分析

利用TAIL－PCR的方法克隆不同来源的转基因抗虫棉中外源基因插入区的侧翼序列并对其进行序列和结构分析,结果表明,同一个较基因的单构自交得到的不同株系中外源基因插入区的两侧DNA序列完全相同,不同的转基因抗虫棉虫的外源基因插入位置各不相同,不同来源的转基因品种外源基因插入的上游侧翼片段含有一段残留质粒片段,外源基因插入的下游侧翼片段为富含AT碱基结构,其中泗棉3号转基因抗虫品系中下游侧翼片段的AT碱基高达92％,Southern杂交结果显示这些侧翼序列为高AT含量的多拷贝序列,序列中没有发现拓扑异构酶的结合位点。     

利用多模板Y形接头延伸法进行相邻序列的连续扩增

Y形接头延伸法(Y-shaped adaptor dependent extension,YADE)是一种扩增已知DNA片段相邻序列的方法,但其效率常受到已知序列周围酶切位点数目的限制。在Y形接头延伸中采用由多种酶切和连接产生的DNA作模板,大大提高了该方法扩增相邻序列的效率,实现了相邻序列的连续扩增。利用该方法通过2轮连续的扩增从7种酶切连接产物中成功地获得了1个棉花小GTP酶基因(GhRacB)的2228bp上游序列。结果表明,多模板Y形接头延伸法是一种从复杂基因组中扩增相邻序列的有用方法。     

降落-重叠PCR法四重融合构建平菇同源重组片段

对多个长片段的基因融合目前仍缺少有效的方法. 本文提出一种新的融合PCR策略,即在常规的重叠PCR的第1步和第2步均增加1个降落PCR程序,减少不适当的退火温度和PCR产物3′端额外碱基A对片段融合、扩增的影响,提高正确融合与扩增的效率. 结果表明,为构建平菇葡聚糖合成酶启动子的同源重组序列,在4个长度分别是1 015 bp、2 822 bp、2 206 bp和1 008 bp的片段进行融合时,在重叠PCR的第1步加上退火温度61.5 ℃～57.5 ℃、每降落0.5 ℃进行1个循环的降落PCR程序,在重叠PCR的第2步加上退火温度60 ℃～56 ℃、每降落0.5 ℃进行1个循环的降落PCR程序,经过1次PCR即获得顺序正确的全长融合片段. 测序结果与4个片段序列的一致性达到98.5%,降落-重叠PCR法对多个长片段的基因 融合具有较高的应用价值.     

利用PCR方法鉴定hiTAIL-PCR扩增产物中的质粒骨架片段

T-DNA突变体是研究基因功能的重要资源。高效热不对称交错PCR (hiTAIL-PCR)是克隆突变体中T-DNA插入位点侧翼序列的常用方法。然而我们发现, 利用hiTAIL-PCR克隆到的一些侧翼序列并不对应于宿主的染色体DNA序列, 而是质粒的骨架DNA片段。通过设置1组RB-S4/AC1或者LB-A4/AC1对照反应, 用PCR方法鉴定了hiTAIL-PCR扩增产物中位于T-DNA侧翼的质粒骨架片段。在后续分析中, 通过排除这些片段, 提高了利用hiTAIL-PCR获得宿主染色体DNA片段的效率。同时, 通过调整反应程序, 使得整个PCR的反应时间也大为缩短。在拟南芥(Arabidopsis thaliana) T-DNA突变体drf1侧翼序列的克隆实例中, 对照反应的引入将hiTAIL-PCR中需鉴定的22条扩增产物降至4条, 效率提高了81.8%。     

A Novel and Simple PCR Walking Method for Rapid Acquisition of Long DNA Sequence Flanking a Known Site in Microbial Genome

Acquisition of flanking sequence adjacent to a known DNA site is an important task in microbial genome-related research. In this study, we developed a new method containing two rounds of PCR followed by cloning and sequencing. Firstly, specific primer (SP) is added into the reaction system for primary locus-specific linear amplification, and then a complex long primer (CLP) is added into the cooled reaction system for only one cycle. Amplification products from the first round of PCR are directly purified without electrophoresis, diluted, and used as the templates of the second PCR. Secondly, one long specific primer (LSP) and one long base-fixed primer (LFP) are adopted. The amplicons are purified for cloning and sequencing. The achievement of specific amplification for long flanking region mainly depends on ingenious and precise settings of PCR programs, structure design of CLP primer, adding of CLP primer after specific linear amplification, concentration ratio of CLP and SP primer, applying long primers, etc. Through this method, we successfully performed the long PCR walkings (>1.5 Kb) on rpoB gene of Vibrio vulnificus, transposon-like gene of V. alginolyticus, and sto gene of V. cholerae. The method provides a robust and simple strategy for rapid amplification of long unknown DNA fragments from microbes.     

Ac/Ds转座系统在水稻转化群体中的转座活性及转座子插入位点旁侧序列的分析

利用本实验室构建的转Ac(AcTPase)及Ds(Dissociation)的水稻(Oryza sativa L.)转化群体,配置了Ac×Ds的杂交组合354个.检测了转基因植株的T-DNA插入位点右侧旁邻序列,研究了Ac/Ds转座系统在水稻转化群体中的转座活性.结果表明,有些转化植株T-DNA插入位点相同或相距很近,插入位点互不相同的占65.4%.检测到T-DNA可插入到编码蛋白的基因中.在Ac×Ds的F2代中,Ds因子的转座频率为22.7%.对Ac×Ds杂交子代中Ds因子旁侧序列的分析,进一步表明了Ds因子在水稻基因组中的转座活性,除了从原插入位点解离并转座到新的位点之外,还有复制--转座和不完全切离等现象.获得的旁侧序列中,有些序列与GenBank中的数据没有同源性,目前有2个DNA片段在GenBank登录.探讨了构建转座子水稻突变体库进行水稻功能基因组学研究的策略.     

灵芝(Ganoderma lucidum)漆酶基因的克隆及其序列分析

漆酶(laccase EC1·10·3·2)是一种含Cu的多酚氧化酶,自从1883年日本学者吉田首次从漆树汁液中发现以来,漆酶特别是真菌漆酶一直是生物学、化学和环境科学等领域十分活跃的研究热点,在纸浆的生物漂白[1,2],有毒污染物的降解[3~5]等方面有较大的应用价值.根据其来源主要分为漆树漆酶和真菌漆酶两大类,由一个结构相似的基因家族所编码,目前,至少有40个以上的真菌漆酶基因被克隆和测序[6~9],最近也有从细菌中克隆到漆酶基因的报道[10~12].我国幅员辽阔,具有十分丰富的真菌资源,但是我国对漆酶的研究与发达国家相比还十分落后,对于漆酶基因资…     

Restriction Site-dependent PCR: An Efficient Technique for Fast Cloning of New Genes of Microorganisms

New bioactive proteins need to be screened from various microorganismsfor the increasing need for industrial and pharmaceutical peptide,proteins, or enzymes. A novel polymerase chain reaction (PCR)method, restriction site-dependent PCR (RSD-PCR), was designedfor rapid new genes cloning from genomic DNA. RSD-PCR strategyis based on these principles: (i) restriction sites dispersethroughout genomes are candidacy for universal pairing; (ii)a universal primer is a combination of a 3'-end of selectedrestriction sites, and a 5'-end of degenerated sequence. A two-roundPCR protocol was designed and optimized for the RSD-PCR: amplifythe single strand target template from genomic DNA by a specificprimer and amplify the target gene by using the specific primerand one of the universal RSD-primers. The optimized RSD-PCRwas successfully applied in chromosome walking using specificinternal primers, and cloning of new genes using degeneratedprimers derived from NH₂-terminal amino acid sequence of protein.