摘要:綜述了RAPD技術(shù)的一些理論性問題,包括RAPD與其它分子標記技術(shù)相比的優(yōu)點,影響結(jié)果重復(fù)性的因素,顯性標記產(chǎn)生的原因,條帶取舍的標準等。提出在實驗中解決這些問題的一些方法:嚴格控制反應(yīng)條件,采用單倍體和單劑量標記,系統(tǒng)學(xué)研究中要結(jié)合其它方法進行分析,定位基因時要選用合適的群體等。
1.RAPD技術(shù)原理及特點
1.1原理RAPD(RandomAmplifiedPolymorphicDNA),即隨機擴增多態(tài)性DNA技術(shù),是由美國科學(xué)家Wiliams和Welsh于1990年分別研究提出的,又稱任意引物PCR。它的應(yīng)用是基于這樣的一個推理:對于同一模板DNA,用同一引物擴增既可能得到相同的帶譜(模板基因組間可能具有同源性),也可能得到不同的帶譜。僅在某一特定模板中出現(xiàn)的條帶就可作為該模板的分子標記。事實上,不同基因組DNA總是一定差異的,所以用RAPD就可以進行分子標記研究。理論上講,在一定的擴增條件下,擴增的條帶數(shù)取決于基因組的復(fù)雜性。對特定的引物,復(fù)雜性越高的基因組所產(chǎn)生的擴增條帶數(shù)也越多。
90年代前期RAPD技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,幾乎所有的作物都有這方面的研究報告。但隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)該技術(shù)存在一定的缺陷,并對此作了一些探索。本文僅就RAPD技術(shù)的原理和應(yīng)用中存在的理論性問題及一些改進措施的研究作一綜述。
1.2RPAD特點與PCR相比,具有以下幾個特點:
與RFLP相比,具有以下特點:
①RAPD分析只需要少量模板,一次擴增僅需20-100ng,這對于DNA量很少的材料進行基因組分析有利。比如對花粉粒、原生質(zhì)體、種子等的DNA分析是切實可行的。
②RAPD標記具有更大的隨機性,亦有利于圖譜的構(gòu)建。對于DNA含量大的和多倍體物種,RFLP探針會與多倍體的多個片段雜交,所得到的混合指紋會對其它等位基因的闡明帶來困難。而且由于DNA量較大,進行單拷貝的southern雜交不很實際,至少需要很長的曝光時間,并且已知的探針數(shù)量有限。RAPD大大增加了可構(gòu)建遺傳圖譜物種的數(shù)量。
③無需借助于有傷害性的同位素,耗費的人力物力少。
④靈敏度高。引物中的個別堿基的變化會引起擴增條帶和強度的劇烈變化,這是RFLP所*的。
⑤RAPD標記可以覆蓋整個基因組,包括編碼和非編碼區(qū),可以反映整個基因組的變化。
⑥RAPD產(chǎn)物有大于50%的條帶擴增于單拷貝區(qū),經(jīng)過克隆和序列分析后,可作為RFLP和原位雜交的探針,在基因定位、克隆及輔助選擇育種中可以廣泛應(yīng)用。
2.RAPD技術(shù)本身存在的問題及對策
RAPD技術(shù)是由多種成分參加的生化反應(yīng),反應(yīng)中各種成分均為微量,盡管其反應(yīng)靈敏度高,但是影響因素較多,會出現(xiàn)重復(fù)性差等一些問題。為了得到較穩(wěn)定的結(jié)果,各種反應(yīng)參數(shù)必須事先優(yōu)化選擇,操作中每一步都必須小心謹慎,以防止出現(xiàn)差錯。
2.1溫度RAPD一般反應(yīng)條件是:變性92-95℃,常用94℃,30-60s;延伸72℃,60-120s;退火35-37℃,30-60s。變性和延伸溫度一般沒有太大變化,而退火溫度影響較大。退火溫度低,引物和模板結(jié)合特異性較差,出現(xiàn)的條帶可能增多;退火溫度高,引物和模板結(jié)合特異性增加。有人提出,在尋找基因差異為目的的實驗中,退火采用33-34℃效果更好。在優(yōu)化方案中,退火溫度可能要提高,以便降低背景,得到少而清晰的"帶"。溫度的梯度率也是十分重要的,特別是退火與延伸之間的梯度尤為重要。各種儀器的控溫、升降溫性能均有差別,一些儀器(如一些舊型號的儀器)在到達特定的溫度前就開始計時,一些PCR儀顯示的溫度與實際溫度會有差異。這些在設(shè)計程序和結(jié)果分析時有必要考慮,所以注明所用儀器的生產(chǎn)廠家、品牌、規(guī)格,就顯得很有必要,對于同一批實驗,注意控制在同樣的溫度條件下進行反應(yīng),結(jié)果才有可比性。