基因芯片技术在生物研究中的应用进展

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1、—60—江苏农业科学2014年第42卷第5期邱秀文，吴小芹，黄麟，等．基因芯片技术在生物研究中的应用进展［J］．江苏农业科学，2014，42(5):60－62．基因芯片技术在生物研究中的应用进展邱秀文，吴小芹，黄麟，叶建仁(南京林业大学森林资源与环境学院/江苏省有害生物入侵预防与控制重点实验室，江苏南京210037)摘要:基因芯片是生物科学领域的一项高新技术，在基因组测序、基因表达、发现新基因、基因芯片绘制图谱及病原检测等方面得到了广泛应用。本研究介绍了基因芯片技术在生物研究中的研究进展，并对未来研究方

2、向进行展望。关键词:基因芯片;DNA微阵列;DNA测序中图分类号:Q789文献标志码:A文章编号:1002－1302(2014)05－0060－03基因芯片技术是将大量已知序列的核酸片段有规律地固基因芯片的制备方法有2种:一种是原位合成法，是指将定在玻璃片、硅片、尼龙膜等各种固体支持物上形成分子阵数量众多的电极固定在固相支持物上，电极上具有生物亲和列，然后与用荧光标记过的核酸样品进行杂交，当样品与基因性的多孔空间，用于合成DNA片段所需的4种单核苷酸可以芯片上对应位置的核酸探针发生互补配对时，可以通过荧

3、光进入电极上的多孔空间，在电极上合成DNA片段，原位合成强度来确定探针位置，获得与探针互补的核酸序列，从而获知法又可分为光导原位合成法与原位喷印合成法;另一种是直样品信息。高通量是基因芯片的最大优点，在基因芯片出现接点样法，是指将人工合成的寡核苷酸片段直接点在固相支之前，研究基因表达变化的手段包括原位杂交技术、Northern持物上。原位合成法一般用于制备基因芯片，直接点样法既［5］Blot技术，这2种技术的缺点是低通量，很难在有限的试验次可以用于制备基因芯片也可以用于制备蛋白质芯片。数内检测众多基因的

4、变化规律。由于基因芯片技术自动化程1．2．1光导原位合成法光导原位合成法是由美国昂飞公度高、效率也高，因此，在研究基因组测序、基因表达、发现新司研发的，利用光敏保护基将碱基单体的5'端羟基保护起基因、基因芯片绘制图谱及病原检测等方面都得到了广泛的来，之后固相支持物上的光敏保护基与1个核苷酸单体连接，运用。本研究介绍基因芯片技术在生物研究中的研究进展，如此循环直到合成完成。光导原位合成法制备探针之间的距2旨在为推广基因芯片技术提供依据。离为5～10μm，1cm可以容纳106个探针，这种方法的优点是步骤简单

5、、合成速度快且合成探针量大，缺点是合成的探针1基因芯片概述［6－9］长度不是很长。基因芯片(genechip)别称DNA芯片、DNA微阵列、寡核1．2．2原位喷印合成法喷印合成法原理与传统的DNA固［1］苷酸微阵列，是生物芯片的一种。基因芯片技术最早出现相合成原理一致，形式类似于喷墨打印，有多个喷印头及墨［2］在美国，具有快速、高效、连续、准确等特点。该技术是以盒，墨盒里面装有4种碱基的液体。喷印头可以在整个载体［3］基因探针、核酸杂交技术为基础的核酸序列分析方法。基上任意移动，根据载体上不同位点探针的

6、序列要求将特定的因芯片分类方法多样，依据载体基质不同，分为有机基因芯碱基喷印在特定的位置。片、无机基因芯片;根据使用功能的不同，分为表达谱芯片、测1．2．3直接点样法目前很多公司都是使用直接点样法生［2］序芯片、基因差异表达芯片。产基因芯片，这种方法可以根据使用者的要求生产出符合目1．1基因芯片原理的的相应芯片。直接点样是将合成好的探针、cDNA、基因组基因芯片的原理是将特定的已知核酸序列的cDNA片段DNA片段通过人工或高速点样器直接点在固相支持物上。或寡核甘酸片段有规律地固定在固相支撑物(硅片、陶瓷

7、或根据点样方式不同可将直接点样法分为接触点样、非接触点［10］玻璃片等)表面作为基因探针，根据碱基互补配对原则，与用样。对于直接点样法来说，点样器的好坏直接决定了基因荧光或放射性同位素标记过的DNA或ＲNA样品进行杂交，芯片的探针密度及结合强度，点样装置质量的衡量指标有点通过检测系统的杂交信号进行分析，可以高效快速地检测靶样速度、点样稳定性、点样密度等。［4］基因的存在量及其变异性。2基因芯片在生物研究中的应用1．2基因芯片制备2．1基因表达分析通过基因芯片检测生物不同发育阶段或病原体不同致病收稿日期:

8、2013－09－25阶段的基因表达情况，可以研究基因的功能及病原的致病机基金项目:国家“973”计划(编号:2009CB119205);国家林业局推广理。Girke等运用基因芯片对拟南芥种子发育过程进行了研项目(编号:2011－51)。究，发现通过基因芯片筛选到的拟南芥2600个基因中，有作者简介:邱秀文(1984—)，男，江西南康人，博士，主要从事生物信［11］25%的基因在种子中的表达量是叶子及根的2倍。沙门息学研究。E－mail:qi