002基于基因芯片的海洋微生物转录组学分析-肖湘-上海交大1

【基于基因芯片的海洋微生物转录组学分析】 基因芯片技术是一种重要的分子生物学工具，它在海洋微生物转录组学研究中发挥着关键作用。基因芯片，也被称为DNA微阵列，利用光导原位合成或显微印刷技术，将大量的特定序列探针分子有序地固定在处理过的载体上。这些探针可以与目标DNA分子杂交，通过检测杂交信号的强度和分布，可以分析目标分子的存在、数量以及可能的序列信息。 转录组是指在特定生理状态下，细胞内所有转录产物的集合，包括mRNA、rRNA、tRNA、sRNA、ncRNA等。对于海洋微生物，基于它们的基因组序列定制的基因芯片可以用来研究这些微生物在不同环境条件下的全基因组转录水平变化。这种技术不仅高效（可同时处理多组样本）、快速（48小时内即可产生数据），而且成本较低（每组分析少于1000元人民币），因此在常规实验室中广泛应用。 在这个分析过程中，涉及的关键步骤包括： 1. 样品准备：收集微生物RNA，使用反转录试剂盒将RNA转化为cDNA。 2. 标记：使用随机引物N9进行cDNA合成，并通过Cy3/Cy5 dCTP将荧光标记物结合到cDNA上，以便后续杂交时能被检测到。 3. 杂交：将标记后的样品与基因芯片进行杂交，芯片上的探针会与样品中的cDNA发生互补配对。 4. 信号检测：通过扫描仪读取芯片上的荧光信号，分析各个基因的表达水平。 5. 数据分析：利用专门的软件对杂交信号进行定量分析，揭示基因的表达丰度。 基因芯片分析的可靠性可以通过芯片上的外标点进行评估。外标通常是与研究微生物无同源性的基因或核苷酸片段，如本方案中采用的酵母DNA。它们在实验中被掺入到样品和对照中，杂交后与芯片上的对应点匹配，从而评估整个实验流程的准确性和芯片性能。 此外，实验中还使用了多种试剂和设备，如离心管、芯片专用离心管、反转录试剂盒、PCR清洁试剂盒、dNTPs、Klenow酶等，以确保实验的顺利进行。 基于基因芯片的海洋微生物转录组学分析技术为研究微生物在复杂海洋环境中的生存策略、代谢途径以及对环境变化的响应提供了有力手段，有助于我们更深入地理解海洋生态系统的多样性和动态性。