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器官形成特异表达基因识别不仅是研究细胞及组织分化和器官形成分子机理的重要途径之一,同时也是基因组序列解读和系统生物学研究的基础。由于种种原因的限制,以往研究主要通过表达序列标签(EST)等途径识别器官形成特异表达基因,但获得EST所使用内切酶覆盖cDNA种类的限制,又因在校正低丰度转录子和富集目的cDNA等方面的缺陷,使得EST途径的器官特异表达目的基因的识别方法时间和经济成本高,目的基因识别率处在较低水平。
T4 DNA连接酶能够以DNA为模版代谢DNA5’磷酸与RNA3’羟基连接形成磷酸二酯键,研究表明,T4 DNA连接酶在实现DNA与RNA的连接的反应中对DNA模版序列有倾向性,用T4 DNA连接酶在拟南芥mRNA的5’端连接有倾向性的通用模板标签序列,RT-PCR建立cDNA文库,从库中分离了154个全长cDNA[34];高效通用模板和连接体系被广泛应用于相关研究,成功获得了目的基因全长cDNA。这些研究结果使得在更新常规器官特异表达目的基因的识别方法时,不使用内切酶获得EST、避免cDNA的损失成为可能。
本研究目的旨在基于上述研究结果,结合近年在校正低丰度转录子和富集目的cDNA等方面的最新研究进展,建立基于器官表达全转录子的转录子消减杂交(TSH)方法,克服常规方法中存在的不足,并通过TSH方法的运用检测其使用效率。研究内容包括,1)高纯度RNA的获得;2)反转录体系优化;3)非酶切接头连接体系比较和建立;4)杂交校正低丰度转录子研究;5)目的cDNA PCR富集条件优化:6)TSH方法使用效率研究;7)器官特异表达基因TSH方法识别应用研究。
研究取得以下结果,1)LiCI法分离的RNA纯度高于常规Trizol方法;2)建立了效率高于常规方法的混合反转录体系;3)建立了基于TSH接头的连接体系;4)确立了RNA过饱和杂交的低丰度转录子校正方法;5)建立了优化的目的cDNA富集PCR反应体系。6)对质粒六个已知表达基因进行TSH方法识别,在建立的TSH文库中检出五个目的基因中的四个,另非目的基因未检出,与预期一致。7)只别了马铃薯茎和叶特异表达基因10个,其中包括来自其叶绿体和线粒体基因组基因。
研究的基本结论包括,1)建立了转录子消减杂交(TSH)方法,基本实现了克服常规方法中存在不足的目的,消减文库检测PCR阳性率和目的基因识别率显著提高。2)方法可用于细胞、组织和器官特异表达基因的识别研究。
进一步研究需考虑的问题包括,1)在目前TSH接头基础上,增加设计标签序列,用标签序列获得直接反应接头连接效率的指标,代替目前采用的反转录反应后的间按指标,更准确反映连接效率,便于连接效率提高的研究;2)本研究结束前所订双链特异核酸酶(duplex-specificnuclease,DSN)没能到货,尽管DSN非常昂贵,但有必要比较DSN和HaeⅢ在消减非目的cDNA中区别,确定更高效率消减方法。3)增加SuperscriptⅢ扩大反转录酶筛选范围,进一步完善混合反转录反应体系反转录效率,减少目的cDNA可能的损失。