PCR用于擴增位于兩端已知序列之間的DNA區段,即通過引物延伸而進行的重復雙向DNA合成。基本原理及過程如下:
PCR循環過程中有三種不同的事件發生:(1)模板變性;(2)引物退火;(3)熱穩定dna聚合酶進行DNA合成。
1. 變性:加熱使模板DNA在高溫下(94-95℃)變性,雙鏈間的氫鍵斷裂而形成兩條單鏈,即變性階段。
2. 退火:在體系溫度降至37-65℃,模板DNA與引物按堿基配對原則互補結合,使引物與模板鏈3’端結合,形成部分雙鏈DNA,即退火階段。
3. 延伸:體系反應溫度升至中溫72℃,耐熱DNA聚合酶以單鏈DNA為模板,在引物的引導下,利用反應混合物中的4種脫氧核苷三磷酸(dNTP),按5’到3’方向復制出互補DNA,即引物的延伸階段。
上述3步為一個循環,即高溫變性、低溫退火、中溫延伸3個階段。從理論上講,每經過一個循環,樣本中的DNA量應該增加一倍,新形成的鏈又可成為新一輪循環的模板,經過25~30個循環后DNA可擴增106~109倍。
典型的PCR反應體系由如下組分組成:DNA模板、反應緩沖液、dNTP、MgCl2、兩條合成的DNA引物、耐熱DNA Taq聚合酶。
瓊脂糖凝膠電泳的原理:瓊脂糖是一種天然聚合長鏈狀分子,沸水中溶解,45℃開始形成多孔性剛性濾孔,凝膠孔徑的大小決定于瓊脂糖的濃度。DNA分子在堿性環境中帶負電荷,在外加電場作用下向正極泳動。DNA分子在瓊脂糖凝膠中泳動時,有電荷效應與分子篩效應。不同DNA,其分子量大小及構型不同,電泳時的泳動率就不同,從而分出不同的區帶。瓊脂糖凝膠電泳法分離DNA,主要是利用分子篩效應,遷移速度與分子量的對數值成反比關系。溴化乙錠(EB)為扁平狀分子,在紫外照射下發射熒光。EB可與DNA分子形成EB-DNA復合物,其發射的熒光強度較游離狀態EB發射的熒光強度大10倍以上,且熒光強度與DNA的含量成正比。用肉眼觀察,可檢測到5 ng以上的DNA。
三、實驗材料及相關試劑
基因組DNA,基因特異性引物,PCR擴增相關試劑,等
四、實驗步驟
1.模板DNA的抽提:實驗一所得的水稻基因組DNA。
2.PCR操作 (在冰上操作):
(1)PCR反應混合液的配制:反應體系25 µL, 在無菌的0.2 mL離心管中按下列操作程序加樣:
(2)將反應混合液混勻, 然后每個PCR管中分裝24 µL反應混合液,再加1 µL模板DNA,zui后加1滴石蠟油,防止水分蒸發, 然后稍離心。
(3)將PCR管放到PCR熱循環儀中,按下列程序開始循環: