CN103529038A - 一种凝胶中dna条带智能识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种凝胶中DNA条带智能识别系统及方法，该系统包括凝胶成像仪和计算机。所述凝胶成像仪通过数据线连接计算机，用于通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机。所述计算机用于根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别，其中，计算机中预存有使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小数据。本发明由计算机辅助识别凝胶中DNA条带的大小和组成的模式，便于快速分析多条带DNA凝胶电泳结果。

Description

一种凝胶中DNA条带智能识别系统及方法

技术领域

本发明涉及DNA条带识别技术领域，尤其涉及一种凝胶中DNA条带智能识别系统及方法。

背景技术

相同的DNA分子组合在不同成分或者浓度的凝胶中，或者不同的电压下电泳时，甚至仅仅由于电泳时间不同，凝胶中DNA条带的大小和组成都会呈现不同的模式。当前实验人员多通过肉眼比对来分辨DNA的组成，这在密集的多条带DNA情况下很难得到准确结果。

发明内容

本发明的目的在于通过一种凝胶中DNA条带智能识别系统及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种凝胶中DNA条带智能识别系统，其包括凝胶成像仪和计算机；

所述凝胶成像仪通过数据线连接计算机，用于通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机；

所述计算机用于根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别，其中，计算机中预存有使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小数据。

本发明公开了一种凝胶中DNA条带智能识别方法，其包括如下步骤：

A、使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小，并将该数据存入计算机数据库；

B、凝胶成像仪通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机；

C、计算机根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别。

本发明提供的凝胶中DNA条带智能识别系统及方法由计算机辅助识别凝胶中DNA条带的大小和组成的模式，便于快速分析多条带DNA凝胶电泳结果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的凝胶中DNA条带智能识别系统框图；

图2为本发明实施例提供的凝胶中DNA条带智能识别方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的凝胶中DNA条带智能识别系统框图。

本实施例中DNA条带智能识别系统包括凝胶成像仪101和计算机102。

所述凝胶成像仪101通过数据线103连接计算机102，用于通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机102。

所述计算机102用于根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪101输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别，其中，计算机102中预存有使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小数据。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的凝胶中DNA条带智能识别方法流程图。

本实施例中凝胶中DNA条带智能识别方法具体包括如下步骤：

步骤S201、使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小，并将该数据存入计算机数据库。

步骤S202、凝胶成像仪通过摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机。

步骤S203、计算机根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别。

为更好的理解上述实施例，下面对凝胶中DNA条带相关知识进行简要说明。

一、线性DNA分子的迁移率与其分子量的对数值成反比。

理论上，当已知某DNA分子的大小，分子构型(环形，线性或超螺旋)，电场强度，电泳时间和凝胶浓度等条件，可以预测点用后DNA在凝胶上的位置。反之，如果知道电泳后DNA的位置，则可以推断出DNA的大小。

二、影响凝胶迁移速度的因素。DNA为碱性物质，在电泳（缓冲液pH=8）时带负电荷，在一定电场力作用下向正极泳动。而DNA链上的负电荷伴随着DNA分子量的增加而增加，荷质比是一常数，故电泳中DNA的分离类似分子筛效应。电泳中影响DNA分子泳动的因素很多，主要分两方面：DNA分子特性和电泳条件。

（1）、DNA分子大小。DNA分子越大在胶中的摩擦阻力就越大，泳动也越慢，迁移速率与线状DNA分子质量的对数值成反比。

（2）、DNA分子构型。对于质粒DNA分子即使具有相同分子质量，因构型不同也会造成电泳时受到的阻力不同，最终造成泳动速率的不同。常规电泳中质粒DNA分子的3种构型泳动速率：超螺旋最快、线状分子次之，开环分子最慢。

（3）、不同的胶浓度。对于同种DNA分子胶浓度越高，电泳速率越慢。不同胶浓度对于DNA片段呈线性关系有所区别，浓度较稀的胶线性范围较宽，而浓的胶对小分子DNA片段呈现较好的线性关系。所以常规实验中对于小片段DNA分子的分离采用高浓度的胶分离（有时甚至用2％的凝胶），而对于分离大片段则用低浓度的凝胶。

（4）、电场强度。电泳时为了尽快得到实验结果，所用的电场强度约为5V/cm，这样的场强下虽能得到结果，但分辨率不高。在精确测定DNA分子大小时，应降低电压至1V/cm。电场强度偏高时电泳分离的线性范围会变窄，电压过高时也会由于电泳中产生的大量热量导致DNA片段的降解。实验中要根据需要选择合适电压，如对于DNA大片段的分离可适当选择较低电压进行（在Southern杂交中的DNA电泳），避免托尾现象的产生；而对于小分子DNA，由于其在凝胶中的快速扩散会导致条带模糊，可选用相对较高的电泳以缩短电泳时间。

（5）溴化乙锭简称EB。电泳中的染色剂，具有扁平结构，能嵌入到DNA碱基对间，对线状分子与开环分子影响较小而对超螺旋态的分子影响较大。当DNA分子中嵌入的EB分子逐渐增多时，原来为负超螺旋状态的分子开始向共价闭合环状转变，电泳迁移速度由快变慢；当嵌入的EB分子进一步增加时，DNA分子由共价闭合环状向正超螺旋状态转变，这时电泳迁移速率又由慢变快。这个临界点的游离EB质量浓度为0.1g/ml-0.5g/ml，即电泳时所加的浓度。因此一般电泳可以忽略此因素，而对于特殊电泳，消除此因素影响可采用电泳后染色。

（6）电泳缓冲液。目前有3种缓冲液适用于天然双链DNA的电泳：TAE、TBE和TPE。一般常用的DNA电泳选用TAE较多，其电泳时间较快，而且成本比较低，但是其缓冲容量较低，需经常更换电泳液。

本发明由计算机辅助识别凝胶中DNA条带的大小和组成的模式，便于快速分析多条带DNA凝胶电泳结果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (2)

1.一种凝胶中DNA条带智能识别系统，其特征在于，包括凝胶成像仪和计算机；

所述凝胶成像仪通过数据线连接计算机，用于通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机；

所述计算机用于根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别，其中，计算机中预存有使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小数据。

2.一种凝胶中DNA条带智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、使用一维荧光强度扫描技术确定多条带的DNA大小，并将该数据存入计算机数据库；

B、凝胶成像仪通过其摄像头采集实验中的凝胶图像，输出给计算机；

C、计算机根据输入的包括实验中凝胶的成分、浓度、电泳时间在内的相关参数，预测出反应凝胶中DNA条带的大小和组成的图像即预测图谱，并对凝胶成像仪输出的凝胶图像进行分析，获得DNA电泳结果图像即实际图谱，用预测图谱与实际图谱进行比对，完成凝胶中DNA条带的识别。

Images