基因侧翼序列扩增技术的应用进展

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.11.010

摘要/Abstract

摘要： 扩增基因的侧翼序列在分子生物学研究中具有重要作用。到目前为止,克隆基因侧翼序列的方法主要可以分为3类：反向PCR、外源接头介导PCR、半随机引物PCR。对这些技术的原理以及近期的应用情况进行了较为系统的综述,旨在为研究者选择更可靠、更合理的方法提供依据。

关键词: 侧翼序列, 反向PCR, 外源接头介导PCR, 半随机引物PCR

Abstract: Amplifying the flanking sequence of genes plays an important role in molecular biology research. Until so far,the methods used to clone flanking sequence can been categorized into three groups：I-PCR,LA-PCR and TAIL-PCR. This paper briefly introduces the principle and present applications of these methods,which provides basis for researchers to choose more reliable and reasonable method.

Key words: flanking sequence, I-PCR, LA-PCR, TAIL-PCR

蒲远波, 郭翠, 平淑珍. 基因侧翼序列扩增技术的应用进展[J]. 生物技术通报, 2016, 32(11): 72-79.

PU Yuan-bo, GUO Cui, PING Shu-zhen. Application Progress on Amplified Methods to Clone Flanking Sequence[J]. Biotechnology Bulletin, 2016, 32(11): 72-79.

参考文献

[1] 祁洋, 李燕, 王永智, 等. 扩增 T-DNA插入位点侧翼序列的方法及其应用进展[J]. 安徽农业科学, 2009, 37（17）：7907-7908, 7927.
[2] 颜静宛, 林琳, 王锋. 获得基因侧翼序列位点信息的几种扩增方法[J]. 福建农业学报, 2005, 20（增刊）：125-129.
[3] 洪登峰, 万丽丽, 杨光圣. 侧翼序列克隆方法评价[J]. 分子植物育种, 2006, 4（2）：280-288.
[4] 康丹, 等. 染色体步移技术克隆已知序列侧翼启动子的研究进展[J]. 农业生物技术学报, 2013, 21（3）：355-366.
[5] 洪宇植, 肖亚中, 房伟, 等. 长距离反向 PCR技术高效扩增已知 DNA片断的侧翼序列[J]. 激光生物学报, 2006, 1：46-49.
[6] Digeon JF, Guiderdoni E, Alary R, et al. Cloning of a wheat puroindoline gene promoter by IPCR and analysis of promoter regions required for tissue-specific expression in transgenic rice seedsR[J]. Plant Molecular Biology, 1999, 39（6）：1101-1112.
[7] van Heel DA, Allen M, Jewell DP, Carey AH. A revised sequence of the human β7 integrin gene（ITGB7）promoter region obtained by inverse PCR[J]. Immunogenetics, 2000, 51（10）：863-865.
[8] Chen L, Tu Z, Hussain J, et al. Isolation and heterologous transformation analysis of a pollen-specific promoter from wheat（Triticum aestivum L. ）[J]. Mol Biol Rep, 2010, 2：737-744.
[9] 冯丽, 任茂智, 罗洪发, 等. 分离植物目的基因全长cDNA 和启动子的新方法-快速定位转录起始位点（RITIS）[J]. 分子植物育种, 2006, 1（4）：23-28.
[10] Forester C, Arthur E, Crespi S, et al. Isolation of a pea（Pisum sativum）seed lipoxygenase promoter by inverse polymerase chain reaction and characterization of its expression in transgenic tobacco[J]. Plant Mol Biol, 1994, 26（1）：235-248.
[11] Tsaftaris A, Pasentzis K, Argiriou A. Rolling circle amplification of genomic templates for inverse PCR（RCA-GIP）：A method for 5’- and 3’-genome walking without anchoring[J]. Biotechnology Letters, 2010, 32（1）：157-161.
[12] 李竹红, 等. 改进的反向 PCR 技术克隆转移基因的旁侧序列[J]. 生物化学与生物物理进展, 1996, 26（6）：600-603.
[13] Yu QG, Hu NJ, Lu YN, et al. Yanagihara. rapid acquisition of entire DNA polymerase gene of a novel herpes virus from green turtle fibropap illoma by a genomic walking technique[J]. J Virol Methods, 2001, 91（2）：183-195.
[14] 韩志勇, 王新其, 沈革志, 等. 反向 PCR 克隆转基因水稻的外源基因旁侧序列[J]. 上海农业学报, 2001, 17（2）：27-32.
[15] 俄广鑫, 刘娣, 张冬杰, 等. 猪精氨酸-丝氨酸蛋白激酶1（SRPK1）克隆表达及功能初步分析[J]. 畜牧兽医学报, 2010, 41（11）：1379-1386.
[16] 张晓, 张锐, 孙国清, 等. 优化的反向PCR结合TAIL-PCR法克隆棉花线粒体atpA双拷贝基因及其侧翼序列[J]. 生物工程学报, 2012, 28（1）：104-115.
[17] Zimmermann A, Liithy J, Pauli U. Event specific transgene detection in Btl1 corn byquantitative PCR at the integration site[J]. LWT-Food Science and Technology, 2000, 33（3）：210-216.
[18] Jones DH, Winistorfer SC. Sequence specific generation of a DNA panhandle permits PCR amplification of unknown flanking DNA[J]. Nucl Acid Res, 1997, 20（3）：595-600.
[19] Chen PJ, Cho S, Jin SW, Ellis RE. Specification of germ cell fates by FOG-3 has been conserved during nematode evolution[J]. Genetics, 2001, 158（4）：1513-1525.
[20] 黄君健, 李杰之, 林坚, 等. 人端粒酶催化亚基 hTERT 基因启动子的克隆[J]. 生物技术通讯, 1999, 10（3）：36-39.
[21] Fan F, Zhuo R, Sun S, et al. Cloning and functional analysis of a new laccase gene from Trametes sp. 48424 which had the high yield of laccase and strong ability for decolorizing different dyes[J]. Bioresource Technology, 2011, 102（3）：3126-3137.
[22] Shang CH, Shi L, Ren A, et al. Molecular cloning, characterization, and differential expression of a lanosterol synthase gene from Ganoderma lucidum[J]. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 2010, 74（5）：974-978.
[23] 周平, 何炜, 金光, 等. 甘蔗SPSⅢ基因组DNA及5'侧翼序列的克隆与分析[J]. 农业生物技术学报, 2014, 22（1）：1-9.
[24] Rosenthal A, Jones DSC. Genomic walking and sequencing by oligo-cassette mediated polymerase chain reaction[J]. Nucleic Acids Res, 1990, 18（10）：3095-3096.
[25] 张国裕, 等. 青花菜雄性不育相关基因BoDHAR的克隆与表达分析[J]. 生物工程学报, 2006, 22（5）：752-756.
[26] 于秋菊, 杜丽, 胡鸯雷, 等. 油菜质膜水孔蛋白基因BnPIPI启动子区的克隆及初步的功能分析[J]. 中国科学（C辑）, 2002, 6（32）：521-525.
[27] 钟秋月, 国艳梅, 梁燕. 两个不同来源的番茄GGPS基因克隆和序列分析[J]. 华北农学报, 2009, 24（3）：15-22.
[28] Shyamala V, Ames GFL. Genome walking by single-specific-primer polymerase chain reaction：SSP-PCR[J]. Gene, 1989, 84（1）：1-8.
[29] 王新国, 张国华. 用衔接头 PCR 克隆新的胡萝卜Ⅱ型转化酶基因启动子[J]. 中国生物学与分子生物学报, 2001, 1：61-65.
[30] Mizobuchi M, Frohman L. Rapid amplification of genomic DNA ends[J]. Biotechniques, 1993, 15（2）：214-221.
[31] Shimada Y, Ohbayashi M, Nakano-Shimada R, et al. A novel metho clone P450s with modified single-specific-primer PCR[J]. Plant Molecular Biology Reporter, 1999, 17（4）：355-361.
[32] Liu YG, Whittier RF. Thermal asymmetric interlaced PCR：Automatable amplification and sequencing of insert end fragments from P1 and YAC clones for chromosome walking[J]. Genomics, 1995, 25（3）：674-681.
[33] 罗丽娟, 施季森. 一种DNA侧翼序列分离技术—TAIL-PCR[J]. 南京林业大学学报, 2003, 27（4）：87-90.
[34] 陈军营, 沈向磊, 辛玉茹, 等. 改良TAIL-PCR技术在小麦PM H+-ATP-Pase基因启动子克隆中的应用[J]. 河南农业大学学报, 2008, 42（1）：1-5.
[35] 财音青格乐, 李明春, 蔡易, 等. 大豆种子特异性启动子的克隆及序列分析[J]. 作物学报, 2005, 31（1）：11-17.
[36] 韩兆雪, 吴芳, 赵桃, 等. 青稞B组醇溶蛋白基因5'上游调控区的TAIL-PCR克隆及序列分析[J]. 麦类作物学报, 2007, 27（4）：613-618.
[37] 陈坤, 黎明, 成堃, 等. 嗜碱芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶基因启动子的克隆及应用[J]. 遗传, 2008, 30（11）：1513-1520.
[38] 邵彦春, 丁月娣, 陈福生, 等. TAIL-PCR法快速分离红曲霉色素突变株T-DNA插入位点侧翼序列[J]. 微生物学通报, 2007, 34（2）：323-326.
[39] Teruchi R, Kahl G. Rapid isolation of promoter sequences by TAIL-PCR：the 5’-flanking regions of pal and pgi genes from yams[J]. Mol Gen Genet, 2000, 263（3）：554-560.
[40] 许锋, 程水源, 王燕, 等. TAIL-PCR方法快速克隆银杏查尔酮合成酶基因及序列分析[J]. 果树学报, 2007, 2：237-243.
[41] Liu YG, Chen YL. High-efficiency thermal asym metric interlaced PCR for amplification of unknown flanking sequences[J]. Biotechniques, 2007, 43（5）：649-654.
[42] Terauchi R, Kahl G. Rapid isolation of promoter sequences by TAIL-PCR：The 5’-flanking regions of Pal and Pgi genes from yams（Dioscorea）[J]. Mol Gen Genet MGG, 2000, 63（3）：554-560.
[43] Wang P, Sun Y, Li X, et al. Rapid isolation and functional analysis of promoter sequences of the nitrate reductase gene from Chlorella ellipsoidea[J]. J Appl Phycol, 2004, 16（1）：11-16.
[44] Du HW, Zhang ZX, Li JS. Isolation and functional characterization of a waterlogging-induced promoter from maize[J]. Plant Cell Reports, 2010, 29（11）：1269-1275.
[45] Jiang JJ, Yu XL, Miao Y, et al. Sequence characterization and expression pattern of BcMF21, a novel gene related to pollen development in Brassica campestris ssp. chinensis[J]. Molecular Biology Reports, 2012, 39（7）：7319-7326.
[46] 侯娜, 贺辉群, 董美, 等. 转基因抗虫棉外源DNA插入整合结构分析和转化体特异性检测方法的建立[J]. 分子植物育种, 2012, 10（3）：317-323.
[47] 梁利霞. 转基因水稻检测方法研究[D]. 北京：中国农业科学院, 2013.
[48] Sarkar G, Turner RT, Bolander ME. Restriction-site PCR：A direct method of unknown sequence retrieval adjacent to a known locus by using universal primers[J]. Genome Res, 1993, 4：318-322.
[49] Upcroft P, Healey A. PCR priming from the restriction endonuclease site 3’extension[J]. Nucleic Acids Research, 1993, 21（20）：4854.
[50] Ji J, Braam J. Restriction sSite extension PCR：A novel method for high-throughput characterization of tagged DNA fragments and genome walking[J]. PLoS ONE, 2010, 5（5）：e10577.
[51] Antal Z, Rascle C, Fevre M, Bruel C. Single oligonucleotide nested PCR：A rapid method for the isolation of genes and their flanking regions from expressed sequence tags[J]. Current Genetics, 2004, 46（4）：240-246.
[52] Guo H, Xiong J. A specific and versatile genome walking technique[J]. Gene, 2006, 381：18-23.
[53] 杨琳. T-DNA在农杆菌介导转基因玉米中的整合模式[M]. 雅安：四川农业大学, 2012.
[54] 王玉飞, 陈泽良, 乔凤, 等. 质粒拯救法克隆细菌基因组大片段[J]. 微生物学报, 2008, 48（4）：532-538.
[55] 鲍晓明, 等. 转座子标签及其在酿酒酵母基因功能研究中的应用[J]. 中国生物工程杂志, 2003, 11：53-55.
[56] 袁亮, 李玉蓉, 张希福, 等. 热不对称PCR（TAIL-PCR）和Tn5转座子质粒拯救法快速分离水稻条斑病菌致病相关基因[J]. 农业生物技术学报, 2009, 17（6）：1089-1095.
[57] 谭晓红, 程置, 毛春明, 等. 利用基因诱捕技术进行小鼠基因剔除的初步研究[J]. 生物化学与生物物理进展, 2004, 31（7）：606-610.
[58] Rosenthal A, Jones DS. Gene walking and sequencing by oligo-cassette mediated polymerase chain reaction[J]. Nucleic Acids Res, 1990, 18（10）：3095-3096.
[59] Siebert PD, Chenchik A, Kellogg DE, et al. An improved PCR method for walking in uncloned genomic DNA[J]. Nucleic Acids Research, 1995, 23（6）：1087-1088.