DNA存储场景下基于引物索引矩阵的文件高效随机检索方法

DNA分子具有密度高和稳定性的优势,有望成为下一代海量数据存储需求的介质,近年来受到广泛关注。目前将引物作为文件的唯一标识,基于聚合酶链式反应(PCR)扩增技术可实现对DNA池存储文件的随机检索,但对引物与文件之间的分配和映射关系没有进行深入研究,仍然采用随机分配的方式来关联引物与文件,这会导致目标引物序列的查找效率降低,且保存引物与文件的映射关系表会造成大量的数据冗余。为了提供一种高效的硅基计算设备与碳基存储系统的连接桥梁,有效降低存储引物与文件映射关系所带来的数据冗余,该文提出一种基于引物索引矩阵的DNA存储随机检索方法。该方法通过将存储文件集按照文件的不同属性进行划分来构建引物索引矩阵,同时将引物库中的引物按照转换规则转化为有序引物库,最后优化引物与文件之间的映射关系,以实现对文件的高效、多维度检索。实验结果表明,在存储不同规模的文件集时,运用所提算法建立对应的引物索引矩阵,可将引物检索效率提高为常数级时间复杂度,并且存储引物与文件的映射关系所需要的额外存储空间从原来的线性增长优化为对数增长。

随机扩增多态性DNA分子标记技术在肠球菌分型中的应用

该研究旨在探索随机扩增多态性DNA(Random Amplified Polymorphic DNA,RAPD)分子标记技术在肠球菌种间快速分型的效果。试验通过筛选模板、单引物、双引物及RAPD反应体系,构建肠球菌种间分型体系,对32株已知肠球菌分型确定分型相似度标准,并通过对46株未知肠球菌进行种间分型以及管家基因rpoA测定验证分型效果。结果显示微波法提取基因组DNA满足实验需要,筛选出7条单引物用于双引物配对组合,最适的双引物反应体系为:2×PCR Taq Mix 12.5μL,模板DNA 1μL,引物各1μL,ddH_(2)O 9.5μL;分型效果最好的双引物组合为Primer1+Primer5,该引物组合可以在80%的相似度下区分肠球菌种间差异,Primer1+Primer3组合在500 bp位置扩增出海氏肠球菌的特征条带,可以作为海氏肠球菌的鉴定指标,用以快速鉴定海氏肠球菌。

甘蓝显性雄性不育基因的延长随机引物扩增DNA(ERPAD)标记

获得了一个与甘蓝显性雄性不育基因连锁的延长随机引物扩增ＤＮＡ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＲａｎｄｏｍＰｒｉｍｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｄＤＮＡ，ＥＲＰＡＤ）标记ＥＰＴ１１９００。ＥＰＴ１１９００是在与甘蓝显性雄性不育基因连锁的ＲＡＰＤ标记ＯＴ１１９００的基础上，通过逐步筛选３’端延长的随机引物的方法转化而成的稳定性和特异性都得到增强的新标记。这种标记的稳定性和特异性接近ＳＣＡＲ标记，但不需要克隆和测序。该方法首先根据ＯＰＴ１１的序列合成３’端添加Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ４种碱基的４个引物，组成１０个引物对。以不育池为模板筛选出ＯＴ１１Ｃ＋ＯＴ１１Ｇ为唯一能够扩增长度与ＯＴ１１９００相同的一个片段的引物对。在此引物对基础上，又添加４种碱基得到８个新的引物，相互组合成１６个引物对。进一步以不育池为模板筛选出ＯＴ１１ＣＴ＋ＯＴ１１ＧＡ，在严格条件下，它可特异扩增长度与ＯＴ１１９００相同的一个片段ＥＰＴ１１９００。通过分离群体分析证实这一片段与ＯＴ１１９００处于同一位点。

藓类植物RAPD反应体系的建立

本实验针对RAPD反应体系中Taq聚合酶、dNTP、模板和引物等影响较大的因素 ,设计了一组 4因素 4水平的正交试验。根据试验结果 ,筛选出了藓类植物RAPD反应体系中这 4个因素的最佳浓度配比 ,并在此基础上从 1 0 0个随机引物中筛选出了 30条显示藓类植物遗传差异的多态性引物。

人体蠕形螨的DNA提取与随机引物PCR检测

【目的】探索人体毛囊蠕形螨和皮脂蠕形螨DNA的提取方法。【方法】采用液氮反复冻融研磨法破碎螨体细胞,选用改良小昆虫DNA提取法、碱裂解法和试剂盒提取法,分别提取冻存时间在5个月内和8～10个月的毛囊蠕形螨和皮脂蠕形螨基因组DNA,并用随机引物PCR方法进行检测。【结果】蛋白核酸测定仪检测结果显示,试剂盒法提取的DNA纯度较高、量较多,明显优于改良小昆虫法和碱裂解法。随机引物扩增结果显示清晰的DNA指纹图谱,两种人体蠕形螨DNA指纹具有明显差异。蠕形螨冻存时间影响DNA提取的量,但对DNA提取的纯度和RAPD指纹图谱影响较小。不同DNA提取方法提取的同一种蠕形螨DNA指纹图谱基本相似,试剂盒法和改良小昆虫法提取的DNA样本条带多而清晰,碱裂解法提取的样本条带少而模糊。【结论】液氮反复冻融研磨法破碎蠕形螨细胞是有效的,蠕形螨冻存时间不宜超过6个月,试剂盒提取法是提取蠕形螨DNA的好方法。RAPD技术可以用于这两种人体蠕形螨DNA分子水平上的检测和分类。

染色体步行PCR技术

染色体步行是一种常用的克隆已知基因旁侧序列的技术.本文综述了现有的染色体步行PCR技术,如反向PCR、锅柄PCR、连接介导PCR、热不对称PCR、SON PCR等,并在此基础上提出了一种新的染色体步行PCR技术的构思.它运用特异引物与随机引物的搭配,在普通PCR程序下扩增目的序列.实验中设置相应随机引物的RAPD对照,识别非目的扩增产物.文中介绍了新方法的原理,分析了这种方法的优缺点.这种方法可能是一种新的有效进行染色体步行的PCR技术,国内外尚未见相关报道.

PCR和随机引物标记探针的方法比较

采用PCR标记法和随机引物标记法对小白鼠、欧洲田鼠(M icrotus arvalis和Pitymys duodecim costatus)的Sry基因保守区进行地高辛标记,结果显示PCR标记的探针灵敏度要高于随机引物法,同时对两种标记方法进行了比较,为进一步进行Southern杂交研究打下了基础。

采用随机引物组合对绞股蓝作RAPD分析及SCAR鉴定

为寻找简单、可重复的分子鉴定方法,对绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum(Thunb.) Makino)新鲜品、药材干品及其混淆品乌蔹莓(Cayratia japonica(Thunb.) Gagnep)进行了鉴定。首先从2000余条10碱基的随机引物中筛选出20条,并以5条为1组随机分成4组,然后采用RAPD方法对7份不同来源的绞股蓝新鲜品进行扩增,对扩增得到的绞股蓝特征条带进行基因克隆、测序,分析序列特征,再设计特异性引物,最后,用绞股蓝新鲜品、药材干品及其混淆品乌蔹莓等样品进行PCR验证。结果显示:RAPD扩增能够得到7份绞股蓝新鲜品重复的共有特征条带;经基因克隆、测序并设计特异性引物后进行PCR验证,获得了绞股蓝特异序列扩增区域标志(Sequence-characterized amplified region maker,SCAR)。初步建立了区分绞股蓝及其混淆品乌蔹莓的分子鉴定标准,并首次将SCAR应用于绞股蓝分子鉴定中。

随机引物在分子生物学研究中的应用

随机引物指非特异序列的寡聚核苷酸作为ＤＮＡ合成过程中的引物，是相对于特异引物的概念９０年代它与ＰＣＲ技术结合衍生了几项新技术：采用不同长度随机引物进行ＤＮＡ指纹分析而衍生出的ＲＡＰＤ、ＡＰ－ＰＣＲ及ＤＡＦ方法；进行ｍＲＮＡ多态分析的“差异显示”；以及ｒＰＣＲ，Ｔ－ＰＣＲ等技术．以ＲＡＰＤ为例介绍了随机引物ＰＣＲ的技术特点及其在分子生物学研究中的应用．

随机引物聚合酶链反应技术鉴别弓形虫株的研究

本文运用随机引物聚合酶链反应技术鉴别弓形虫株，获得较满意结果。实验根据Ｍ１３噬菌体已知部分核酸序列，自行设计并合成了３条引物，在一定条件下扩增ＲＨ，ＺＳ１、ＺＳ２、ＳＨ－１等４株弓形虫基因组ＤＮＡ，扩增产物经２％琼脂糖凝胶电泳分带。扩增带型显示４株受检的弓形虫株具有株间差异。

染色体步移技术研究进展

染色体步移技术是一种常用的克隆已知片段旁侧序列的技术。综述了近年来染色体步移技术的发展情况,介绍了结合基因组文库的染色体步移技术和基于PCR的染色体步移技术。同时总结了物理剪切法和限制性内切酶法构建亚克隆文库的优化步骤,以及连接成环PCR法、外源接头介导PCR法和半随机引物PCR法的原理,并且比较分析了他们之间的优缺点,以期对实际操作起到借鉴作用。

侧翼序列克隆方法评价

克隆已知序列的侧翼DNA区域是基因操作实验中经常面临的任务之一。自PCR技术发明以来,以其为基础克隆侧翼序列的方法不断开发,如反向PCR(inversePCR)、捕捉PCR(capturePCR)、VectorettePCR、抑制PCR(suppressionPCR)、T接头PCR(T-linkerPCR)、多功能接头PCR(versatilecassettePCR)、AluPCR、热不对称交错PCR(thermalasymmetricinterlacedPCR)和DNA步行—复性控制引物(DNAwalking-an-nealingcontrolprimerTM)等。本文对上述方法的原理进行了简要的概括和总结,据此将其归为三大策略,即连接成环PCR、外源接头介导PCR和半随机引物PCR。对不同的策略和同一策略中不同的方法的优缺点亦进行了比较,进而讨论和展望了它们的主要应用领域和潜力,以期对实际操作起到借鉴作用。

利用分子标记EPT11_(900)辅助甘蓝显性雄性不育基因转育

利用与甘蓝显性雄性不育基因（Ｍｓ）连锁的延长随机引物扩增ＤＮＡ（ＥＲＰＡＤ）标记ＥＰＴ１１９００对３３个甘蓝自交系的多态性进行了分析。ＥＰＴ１１９００主要分布在各种早熟甘蓝中，很少存在于鸡心类型或晚熟扁圆类型甘蓝中。该结果表明：它可用于辅助大多数鸡心型或晚熟扁圆类型甘蓝的Ｍｓ基因转育；ＥＰＴ１１９００在辅助两个甘蓝自交系回交三代及两个青花菜自交系回交一代的Ｍｓ基因转育中，预测的准确性超过９０％。

60株铜绿假单胞菌耐药性分析及流行病学调查

目的分析一段时期内60株铜绿假单胞菌(PA)的耐药性并及其DNA多态性。方法对临床分离的60株不重复铜绿假单胞菌采用Kirby-bauer(KB)法进行药敏试验,并进行随机引物多态性扩增。结果耐药率最高的是米诺环素和复方新磺胺甲恶唑,分别为100%和96.6%,其次是哌拉西林(55%),左氧氟沙星(51.6%),亚胺培南(48.3%)和美洛培南(46.6%),耐药率较低是头孢他啶(15.0%)和阿米卡星(38.3%)。各菌株基因型差别较大,在同一科室内有小范围的流行。结论 PA对多种抗菌药物耐药率均较高,仅头孢他啶与阿米卡星耐药率较低,临床可考虑选用。各菌株基因型差别较大,RAPD可以作为PA流行病学调查的手段之一。

通州区6类食品单增李斯特菌污染状况及分子流行病学特征调查研究

目的:了解通州区6类食品中单增李斯特菌的污染情况,探讨所污染菌株携带的三个毒力基因(hlyA、iap、prfA)的状况和DNA随机扩增多态性PCR分型情况。方法:依据国标方法,采用全自动微生物分析仪和API Listeria试剂条鉴定系统对样本进行单增李斯特菌分离和生化鉴定;采用聚合酶链反应检测实验菌株携带毒力因子的情况,使用随机引物PCR的方法对菌株进行分子分型。结果:从通州区共采集6类食品样品121件,检出单增李斯特菌18株,检出率为14.9%;18株实验菌株均携带单核细胞增多性李斯特菌特异的毒力因子;随机引物PCR方法将实验菌株分成6个随机引物PCR型别。结论:本区食品中单增李斯特菌污染较为严重,且毒力基因prfA、hly、iap同时存在,说明有潜在的致病能力,应引起相关部门关注;通州区在不同时间、不同地点分离的单增李斯特菌其PCR型别差别较大,有多种型别的细菌存在;也可根据PCR分型看出在食品加工过程中存在着内部污染问题。但来源不同的菌株之间PCR分型无关联,无流行趋势。

蹄盖蕨科DNA的提取和几种因素对RAPD分析的影响

以黑龙江省牡丹江市 4种蹄盖蕨科植物为材料 ,对其DNA提取及RAPD分析进行了研究 ,分别测试了模板浓度、TaqDNA聚合酶浓度、引物浓度、Mg2 +浓度、dNTP浓度 ,确定适合蕨类植物DNA提取和RAPD分析的较理想的扩增条件 。

柴胡与4种伪品的DNA指纹研究

目的建立中药柴胡及其常见伪品数字指纹,并用于柴胡鉴别研究.方法采用改良CTAB法、SDS法和改良SDS法提取柴胡及其伪品基因组DNA,随机引物PCR扩增,琼脂糖凝胶电泳分离PCR扩增产物,对琼脂糖凝胶电泳结果进行数字处理.结果改良SDS法提取DNA纯度优于SDS法和改良CTAB法;琼脂糖凝胶图谱转化成数字指纹.结论运用改良SDS法能够提取到纯度较高的基因组DNA,数字指纹更直观、易懂.

澳洲鳗、日本鳗和欧洲鳗的RAPD初步比较分析

运用RAPD技术,以日本鳗Anguilla japonicus、欧洲鳗Anguilla anguilla和澳洲鳗Anguilla australia尾鳍DNA作为模板,在20种随机引物中筛选出4种随机引物进行扩增反应,得到这3种鳗鱼DNA的RAPD扩增片段,通过比较这3种鳗鱼的扩增条带的特异性、种间相似性指数(日本鳗和欧洲鳗之间的相似指数为0.556 5,日本鳗和澳洲鳗、欧洲鳗和澳洲鳗的相似指数分别为0.510 2和0.5278)和遗传距离,探讨这3种鳗鱼的遗传差异,为鳗鱼的种质鉴定奠定基础。

我国嗜人按蚊不同地理株基因鉴别的初步研究

目的 分析不同地区嗜人按蚊的基因特征。 方法 选择 13种随机引物对嗜人按蚊江苏、广西和四川实验株以及从湖北和广东现场捕获的嗜人按蚊进行随机引物 PCR扩增 ,并以中华按蚊江苏实验株为对照。 结果 13种随机引物中有 7种随机引物对中华按蚊和 5个地区的嗜人按蚊 PCR扩增的结果存在差别。S-随机引物对中华按蚊和不同地区嗜人按蚊的扩增结果出现明显差异。中华按蚊和不同地区的嗜人按蚊均出现 4 5 0 bp较强扩增条带。但 2 4 0 bp的强扩增条带为中华按蚊所特有。嗜人按蚊江苏和四川实验株分别在 2 30 bp和 32 0 bp处有 1条强扩增条带 ,而从湖北和广东现场采集的嗜人按蚊分别在 4 0 0 bp和 2 6 0 bp处出现较强的扩增条带。 结论 采用随机引物 PCR技术对不同地区嗜人按蚊的基因分析已显示明显差异。已发现的一些特有的 DNA扩增条带可被用作进一步的基因特征分析和鉴别。

应用随机PCR方法鉴定一株真养产碱杆菌

采用随机引物PCR技术从新建细胞培养室空气中获得一段长414bp的片段,通过克隆测序及序列分析,结果表明所测序列与真养产碱杆菌主要参考菌株的同源性分别高达79%-83%,由其推导的氨基酸序列与真养产碱杆菌主要参考菌株的同源性高达86.4%-89.1%,从而确定所分离菌株为真养产碱杆菌。