CN102321752B - 一种同时分析犬基因组dna 17个基因座的荧光标记检测试剂盒及其检测方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种犬17个基因座荧光标记复合扩增检测试剂盒,该系统可以同时分析犬基因组DNA17个基因座的遗传多态性,其中的17个基因座DAmel、PEZ1、PEZ2、PEZ3、PEZ5、PEZ6、PEZ8、PEZ12、PEZ15、PEZ20、PEZ21、FH2010、FH2054、FH2079、FH2132、FH2611、VWFX分为4组,共涉及5种颜色的荧光标记。本发明的荧光标记复合扩增检测试剂盒提供用于复合扩增17个基因座的寡核苷酸引物混合物;系统中包含的用于鉴别DNA样品性别的基因座是DAmel基因座。该系统的检测结果表明其多态性高、平衡性好、灵敏度高、特异性强、分型结果准确、种属特异性强,完全能够满足犬类个体识别、亲权鉴定以及DNA数据库建设的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种荧光标记复合扩增检测试剂盒,具体是涉及一种通过复合扩增同时分析犬基因组DNA16个STR基因座和DAmel基因座的五色荧光标记复合扩增检测试剂盒。
背景技术
STR(short tandem repeat,短串联重复序列)是存在于真核生物基因组中的一类具有长度多态性的DNA序列,其核心序列由2~6个碱基构成,因该核心序列在不同个体间呈不同数目的串联重复而呈现出长度多态性,因而短串联重复序列遗传多态性在个体识别、亲权鉴定、法医鉴定、遗传育种及遗传连锁图谱构建等应用上起着非常重要的作用。
STR基因座具有因片段小而容易扩增、各基因座的扩增条件相似而能够构建检测试剂盒的特点,因而具有灵敏、准确、快速、信息量大等优点,尤其是在建立DNA数据库方面,STR复合扩增技术具有极大的优越性。长期的DNA检验实践表明,STR基因座的遗传多态性在品种间存在一定的差异,各个基因座间差别也很大。在犬类的个体识别、亲权鉴定和遗传育种等方面多采用美国ABI公司推荐的StockMarks Animal Genotyping System的10个犬基因座。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:美国ABI公司推荐的StockMarks Animal Genotyping System 中仅有10个犬基因座,而且有部分基因座遗传多态性不高,或是不同犬群间差异较大,由此给DNA检验技术的应用及其效率带来一定的影响,不能满足使用的要求。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种犬17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒,提高了系统的累计个体识别力和累积非父排除率,满足犬的个体识别、亲权鉴定和遗传育种等方面应用的需要。
技术方案
一种同时分析犬基因组DNA 17个基因座的荧光标记检测试剂盒,其特征在于:该试剂盒含有引物混合物如下:
上述17基因座对应的引物对中至少有一个引物的5’端进行荧光染料标记。
作为一种优化方式所述的17个基因座对应的引物分四组并分别用四种不同的荧光染料进行标记;其中PEZ1、PEZ2、FH2010、PEZ5和PEZ12为一组, DAmel、PEZ21、PEZ3、PEZ6和PEZ8为一组;FH2054、VWFX、FH2611和FH2132为一组;PEZ20、PEZ15和FH2079为一组;
其中所述的四种荧光染料为FAM、HEX、TAMRA、ROX。
作为进一步优化方式:PEZ1、PEZ2、FH2010、PEZ5和PEZ12为一组,其对应的引物采用FAM标记;DAmel、PEZ21、PEZ3、PEZ6和PEZ8为一组,其对应的引物采用HEX标记;FH2054、VWFX、FH2611和FH2132为一组,其对应的引物采用TAMRA标记;PEZ20、PEZ15和FH2079为一组,其对应的引物采用ROX标记;
所述的试剂盒具体为
组分 | 体积或重量 |
犬基因组DNA; | 1.0-4.0ng |
反应混合物含2.5×PCR缓冲液、1.2-3.0 mM MgCl2 、200 μMdATP 、200 μM dGTP 、200 μM dCTP、200 μM dTTP; | 10.0 μL |
上述引物混合物; | 5.0 μL |
热启动G-Taq酶5U/ μL; | 1.0 μL |
sdH2O; | 补足至25.0μL |
一种同时分析犬基因组DNA 17个基因座的荧光标记检测试剂盒的检测方法,其特征在于按如下步骤实现:
A、犬基因组DNA提取。
B、按权利要求3或4所述的17个基因座的分组并对相应的引物进行荧光标记:
C、PCR 扩增体系
组分 | 体积/重量 |
犬基因组DNA | 1.0-4.0ng |
反应混合物(含2.5×PCR缓冲液、MgCl2 1.2-3.0 mM和dATP 、dGTP dCTP及dTTP各为200 μM的 dNTP混合物) | 10.0 μL |
引物混合物 | 5.0 μL |
热启动G-Taq酶(5U/ μL) | 1.0 μL |
sdH2O | 补足至25.0μL |
D、扩增热循环:其扩增程序及参数为:
E、扩增产物在遗传分析仪上荧光检测
F、分型分析。
其中步骤A中的犬基因组DNA样品来源包括血液、血痕、组织、精斑、口腔拭子或毛发。
一种同时分析犬基因组DNA 17个基因座的荧光标记检测试剂盒的应用,其特征在于该试剂盒应用于鉴别犬DNA样品性别。
具体说明:
本发明的荧光标记检测试剂盒涉及在一个复合扩增反应体系中同时扩增17个基因座的技术,该荧光标记检测试剂盒中的17个基因座可分为四组并分别用四种不同的荧光染料对上述基因座对应的引物进行标记;优选分组方式为5、5、4、3的组合方式,即将17个基因座按每组为5个、5个、4个、3个的方式进行分组,使用FAM、HEX、TAMRA、ROX分组标记,分子量内标用第五色荧光染料SIZ标记;其中一种优选组合和标记方式为:PEZ1、PEZ2、FH2010、PEZ5和PEZ12为一组,用FAM标记;DAmel、PEZ21、PEZ3、PEZ6和PEZ8为一组,用HEX标记; FH2054、VWFX、FH2611和FH2132为一组, 用TAMRA标记,以及PEZ20、PEZ15和FH2079为一组,用ROX标记,分子量内标用SIZ标记。
本发明所采用的17个基因座分别采用该基因座核心重复区两侧的一对引物扩增,其中每对引物中至少有一条引物的5’端进行荧光染料标记;本发明的试剂盒中包含的用于鉴别犬DNA样品性别的基因座是DAmel基因座。
本发明的系统中扩增多个基因座采用聚合酶链式反应进行,检测方法采用单道或多道毛细管电泳。
本发明还涉及一种采用该荧光标记复合扩增检测试剂盒对待测DNA样品进行分析的方法;其中,本发明适用的DNA样品来源于血液、血痕、组织、精斑、口腔拭子或毛发等。
本发明原理介绍
一、基因座的确定
通过对PEZ1、PEZ2、PEZ3、PEZ5、PEZ6、PEZ8、PEZ10、PEZ12、PEZ15、PEZ16、PEZ17、PEZ20、PEZ21、FH2001、FH2010、FH2054、FH2079、FH2132、FH2611、VWFX等20个STR基因座在11个品种231头犬的遗传多态性调查,并对现有商品化试剂盒(如美国ABI公司)进行深入分析,最终确定PEZ1、PEZ2、PEZ3、PEZ5、PEZ6、PEZ8、PEZ12、PEZ15、PEZ20、PEZ21、FH2010、FH2054、FH2079、FH2132、FH2611和VWFX等16个STR基因座。此基因座构成既兼容了现有商品化试剂盒中的犬STR基因座,保证已有DNA数据的共享与交流,又能够提高DNA检测试剂盒的累计个体识别能力和累积非父排除率,更加符合DNA检验的技术要求。
本发明在国内首次使用了鉴定犬性别的DAmel基因座,只需检测DAmel基因座就能准确鉴定犬性别,不需要如现有技术那样同时检测位于Y染色体上的SRY和位于X染色体上的CHR.X这两个基因座,使犬不同个体的性别鉴定更加准确和有效。
二、荧光标记复合扩增体系的基因座组合方案设计
本发明对荧光染料进行了鉴别、遴选,选用了蓝、绿、黄、红、橙五种荧光标记物,构建了5色荧光组合方案。
在确定5色荧光组合方案的基础上,通过大量反复实验,设计出基因座组合方式以及荧光标记类型。从生产成本及各基因座引物扩增效率等方面考虑,选择了5 5 4 3标记组合方式,即将17个基因座按每组为5个、5个、4个、3个的方式进行分组,使用FAM、HEX、TAMRA、ROX分组标记,分子量内标用第五色荧光染料SIZ标记。以下举例说明其中一种优选组合和标记方式:PEZ1、PEZ2、FH2010、PEZ5和PEZ12为一组,采用FAM标记;DAmel、PEZ21、PEZ3、PEZ6和PEZ8为一组,采用HEX标记;FH2054、VWFX、FH2611和FH2132为一组,采用TAMRA标记;PEZ20、PEZ15和FH2079为一组,采用ROX标记。内标选用橙色荧光标记,荧光标记物为SIZ。这种基因座组合方式使得仅需标记五种荧光就可实现这17个基因座的同时检测分析。
在组合方案的基础上,根据17个基因座核心重复单元的侧翼序列进行引物设计,通过实验摸索和优化,所得结果中没有发现非特异性峰,各基因座峰值均衡,实现了17个基因座在同一反应中的复合扩增,同时将全部基因座扩增产物控制在400bp以内,从而使本发明的复合扩增检测试剂盒具有较高的灵敏度,引物序列及浓度见下表,按表中浓度配成5X的引物混合物。
三、荧光标记STR 复合扩增体系的优化及建立
先对17个基因座的单一扩增条件进行优化,在成功地建立了单个基因座扩增条件的基础上,研究17个基因座复合扩增反应条件,通过大量的反复实验确定了复合扩增中的各个参数,如循环参数、退火温度、缓冲液离子强度、酶量、复合扩增反应体积的变化以及模板DNA量等,使扩增产物达到平衡、特异的要求,最终建立起17个基因座的复合扩增体系。
有益效果
本发明的荧光标记复合扩增检测试剂盒良好的应用效果主要表现在下述几个方面:
1、系统的灵敏度高、特异性强
本发明中17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒在DNA模板量为1.0ng的条件下,可检出全部17个基因座,各基因座峰值均衡,且无非特异性峰产生。
2、系统适应于不同来源的检材
本发明中17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒对同一个体的血痕、口腔拭子、毛发及组织的DNA进行复合扩增和荧光检测,结果一致,表明该系统适应于不同来源的检材。
3、种属特异性强
本发明中17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒检验人、猪、马、牛、猫、鸡、鸭、鼠、鱼和大肠杆菌等,没有出现特异性扩增峰,表明该系统具有种属特异性。
4、实际应用的效果
本发明中17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒已在国内多个公安系统中的警犬基地测试与试用,结果表明该系统多态性高,平衡性好,灵敏度高,完全能够满足犬类个体识别、亲权鉴定以及DNA数据库建设的需要。该17个基因座的非父排除率(PE)为0.995026,个体识别力(DP)为0.999999992,优于现有技术的非父排除率(0.9330621)和个体识别力(0.9999999)。
附图说明
图1-2:实施例1的结果,其中图1和图2分别为对2个无关个体犬A和B的DNA样品的STR分型结果;
图3-6:实施例2的结果,其中图3-6依次为母犬、父犬、仔犬的相应检测结果。
图7-8:实施例3的结果,其中图7和图8为一犬精斑和血斑的STR分型结果。
具体实施方式
下面的实施例用来进一步说明本发明,但这并不意味着对本发明的任何限制。
本发明采用引物合成和标记用ABI 394合成仪完成,委托上海生工公司合成。
实施例1 17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒的复合扩增以及荧光检测
1、样本来源
由公安部南昌警犬基地提供的2个无关个体的犬全血样
2、DNA提取(基因组DNA的提取参考《GA/T 383-2002 法庭科学DNA实验室检验规范》)
采用Chelex-100法分别提取2个全血样本的基因组DNA:
取0.5~5μl全血置于灭菌的1.5ml离心管中,加入sdH2O1ml于管中,振荡数秒;置于室温10分钟后,振荡数秒,12,000rpm离心3分钟,弃上清液,保留足够上清液盖没沉淀,勿搅起沉淀;加入200μl 5%的Chelex-100,振荡数秒;于56℃保温30分钟,振荡数秒;沸水浴10分钟,振荡数秒; 12,000rpm离心5分钟,上清为提取得到的基因组DNA。
3、17个基因座的分组及其对应的引物荧光标记:
选用犬17个基因座的分组方式为:PEZ1、PEZ2、FH2010、PEZ5和PEZ12为一组,采用FAM标记;DAmel、PEZ21、PEZ3、PEZ6和PEZ8为一组,采用HEX标记;FH2054、VWFX、FH2611和FH2132为一组,采用TAMRA标记;PEZ20、PEZ15和FH2079为一组,采用ROX标记。内标选用橙色荧光标记,荧光标记物为SIZ。
4、PCR 扩增体系
组分 | 体积/重量 |
犬基因组DNA | 1.0-4.0ng |
反应混合物(含2.5×PCR缓冲液、MgCl2 1.2-3.0 mM和dATP 、dGTP dCTP及dTTP各为200 μM的 dNTP混合物) | 10.0 μL |
引物混合物 | 5.0 μL |
热启动G-Taq酶(5U/ μL) | 1.0 μL |
sdH2O | 补足至25.0μL |
其中引物混合物:
5、扩增热循环
(1)将PCR扩增管置于热循环仪上;
(2)选择下面的程序进行扩增;
热循环仪的扩增程序及参数:
6、扩增产物在遗传分析仪上荧光检测
由去离子甲酰胺与系统中分子量内标(AGCU Marker SIZ-500)组成上样混合物〔(0.5μl AGCU Marker SIZ-500)×(样品数)+(12μl去离子甲酰胺)×(样品数)〕。将12.5μl上样混合物与1μl扩增产物混合,避免产生气泡。95℃变性3分钟,冰浴3分钟,用ABI3130或ABI3100遗传分析仪电泳检测分析。
7、分型分析
用片段分析软件GeneMapper分析步骤6中遗传分析仪检测收集的数据,得到实际样品各个基因座的分子量大小,结果见附图1-2。
结果和讨论:两样本有9个STR基因座分型不一致,作出无关认定。
实施例2 样品为:有亲缘关系的父本和子本(由公安部南昌警犬基地提供)按照实施例1进行DNA提取、PCR扩增、遗传分析仪检测并最终获得分型结果。
结果和结论
亲子鉴定的基本原理为:根据孟德尔遗传定律,亲代基因型决定子代基因型。在没有基因突变、分型差错的前提下:① 孩子的一对等位基因必定是一个来自父亲,一个来自母亲;② 孩子不可能带有双亲均没有的等位基因。
本实施例的结果见附图3-6及附表1,在附图3-6依次为母犬、父犬、仔犬的相应检测结果。
表1:
PI为父权指数,又称亲子关系指数,是指假设父犬提供生父犬基因的可能性(X)与随机父犬提供生父犬基因的可能性(Y)的比值,表示假设父犬为仔犬生父犬比随机父犬为仔犬生父的可能性大多少倍,即PI=X/Y。
PI=X/Y=∑f×c/∑f×p
f 表示生母犬给仔犬必需等位基因机会;
c表示被控父犬给仔犬必需等位基因机会;
p 表示随机父犬给仔犬必需等位基因机会,等于必需等位基因频率;
联合父权指数CPI,为各个不连锁基因座PI的乘积;
相对亲权概率(RCP)=(CPI/(CPI+1))×100%;
根据上述计算,本实验中父犬—子犬—母犬三联体亲子鉴定RCP值为99.999995%,认定亲子关系。
实施例3 应用17个基因座的荧光标记复合扩增检测试剂盒进行犬的个体识别
1、本实验未知个体识别样品为血斑和精斑样本,由公安部南昌警犬基地提供。
2、基因组DNA的提取参考《GA/T 383-2002 法庭科学DNA实验室检验规范》进行。
3、扩增检测
按照实施例1进行PCR扩增、遗传分析仪检测并最终获得分型结果。
4、结果和结论
由于同品种犬外表体征差异不大,虽有犬耳标以示区分,但在饲养和遗传育种过程中容易出现种犬耳标模糊、丢失、缺损等现象,导致种犬个体难以识别,从而造成巨大的经济损失。
本实验中样本为在遗传育种过程中出现疑是公犬问题而收集的精斑和被怀疑公犬的血斑。图7是被收集的公犬精斑的检测结果,图8是被怀疑公犬血斑的检测结果。由分型结果可知,两种来源模板的17个基因座分型结果一致,支持个体同一性认定,即采集到的精斑样本为该怀疑公犬所留。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 无锡中德美联生物技术有限公司,公安部南昌警犬基地
<120> 一种同时分析犬基因组DNA
17个基因座的荧光标记检测试剂盒及其检测方法和应用
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<170> PatentIn version 3.3
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犬17A STR 5色荧光检测试剂盒在警犬DNA鉴定中的应用研究;叶俊华 等;《刑事技术》;20110430(第2期);正文第一页右栏第一段-第二页右栏第三段,表1-2 * |
纯种犬在15个STR基因座上的遗传多态性;徐波 等;《生物技术》;20060228;第16卷(第2期);第28-31页 * |
胡萌 等.9个犬STR基因座在犬类鉴定中.《刑事技术》.2006,(第3期),第20-22页. |
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