AFLP(amplified fragment length polymorphism,擴增片段長(cháng)度多態(tài)性)是由荷蘭科學(xué)家Pieter Vos等于1995年發(fā)明的分子標記技術(shù)。文章發(fā)表于《Nucleic Acids Research》Vol.23。AFLP是基于PCR技術(shù)擴增基因組DNA限制性片段,基因組DNA先用限制性?xún)惹忻盖懈?,然后將雙鏈接頭連接到DNA片段的末端,接頭序列和相鄰的限制性位點(diǎn)序列,作為引物結合位點(diǎn)。限制性片段用二種酶切割產(chǎn)生,一種是罕見(jiàn)切割酶,一種是常用切割酶。
它結合了RFLP和PCR技術(shù)特點(diǎn),具有RFLP技術(shù)的可靠性和PCR技術(shù)的高效性。由于A(yíng)FLP擴增可使某一品種出現特定的DNA譜帶,而在另一品種中可能無(wú)此譜帶產(chǎn)生,因此,這種通過(guò)引物誘導及DNA擴增后得到的DNA多態(tài)性可做為一種分子標記。
AFLP可在一次單個(gè)反應中檢測到大量的片段。所以說(shuō)AFLP技術(shù)是一種新的而且有很大功能的DNA指紋技術(shù)。AFLP技術(shù)是基于PCR反應的一種選擇性擴增限制性片段的方法。由于不同物種的基因組DNA大小不同,基因組DNA經(jīng)限制性?xún)惹忻该盖泻?,產(chǎn)生分子量大小不同的限制性片段。使用特定的雙鏈接頭與酶切DNA片段連接作為擴增反應的模板,用含有選擇性堿基的引物對模板DNA進(jìn)行擴增,選擇性堿基的種類(lèi)、數目和順序決定了擴增片段的特殊性,只有那些限制性位點(diǎn)側翼的核苷酸與引物的選擇性堿基相匹配的限制性片段才可被擴增。擴增產(chǎn)物經(jīng)放射性同位素標記、聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,然后根據凝膠上DNA指紋的有無(wú)來(lái)檢驗多態(tài)性[5]。Vos等(1995)曾對AFLP的反應原理進(jìn)行了驗證,結果檢測到的酶切片段數與預測到的酶切片段數完全一致,充分證明了AFLP技術(shù)原理的可靠性。
進(jìn)行AFLP分析時(shí),一般應用兩種限制性?xún)惹忻冈谶m宜的緩沖系統中對基因組DNA進(jìn)行酶切,一種為低頻剪切酶,識別位點(diǎn)為六堿基的rare cutter;另一種為高頻剪切酶,識別位點(diǎn)為四堿基的frequent cutter。雙酶切產(chǎn)生的DNA片段長(cháng)度一般小于500 bp,在A(yíng)FLP反應中可被優(yōu)先擴增,擴增產(chǎn)物可被很好地分離,因此一般多采用稀有切點(diǎn)限制性?xún)惹忻概c多切點(diǎn)限制性?xún)惹忻赶啻钆涫褂玫碾p酶切。目前常用的兩種酶是4個(gè)識別位點(diǎn)的Mse I和6個(gè)識別位點(diǎn)的EcoR I。
AFLP反應程序主要包括模板DNA制備,酶切片段擴增及凝膠電泳分析這3個(gè)基本步驟。各步驟具體的過(guò)程有:
1. 首先要制備高分子量(HMW)基因組DNA,選擇6個(gè)堿基識別位點(diǎn)的限制性?xún)惹忻福ㄍǔJ荅coRI或PstI或SacI)。
2. 酶切后的限制性片段在T4連接酶的作用下與特定的接頭相連接,形成帶有接頭的特異性片段。
3. DNA片段的預擴增。
4. 在Taq聚合酶的作用下,完成AFLP的選擇性擴增。
5. PCR產(chǎn)物變性后在含尿素的聚丙烯酰胺變性膠上電泳。
6. 多態(tài)性比較分析,特異片段回收克隆分析。
7. Genomic AFLP。
8. cDNA-AFLP。
AFLP具有可靠性好,重復性強,可信度高等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)廣泛應用于遺傳育種研究,在動(dòng)物遺傳育種、動(dòng)物基因組研究中有著(zhù)廣泛的應用前景。如:
1. 構建遺傳連鎖圖譜。
2. 利用AFLP快速鑒別與目的基因緊密連鎖的分子標記。
3. AFLP輔助的輪回選擇育種。
4. 利用AFLP技術(shù)研究基因表達與調控。
5. 分類(lèi)和進(jìn)化研究。
6. 甲基化研究。
(1)分析所需 DNA 量少,僅需 0.5 μg。也可以用作于線(xiàn)粒體 DNA。從線(xiàn)粒體中得到RFLP 研究所需的幾十到上百μg 的 DNA 是很困難的。Roseudahl 和 Taylor(1997) 成功地從一種真菌(Mycorrhizal fungi) 的單個(gè)孢子中得到 AFLP 標記,而每個(gè)單孢子僅產(chǎn)生約0.1~0.5 μg DNA。另
外,AFLP 反應對模板濃度的變化不敏感,DNA 濃度在 1000 倍的范圍內變化時(shí)對反應的影響都不太大,所產(chǎn)生的指紋圖譜十分相似。
(2)可重復性好。AFLP分析基于電泳條帶的有或無(wú),高質(zhì)量的DNA和過(guò)量的酶可以克服因DNA酶切不完全而產(chǎn)生的失真,PCR中較高的退火溫度和較長(cháng)的引物可將擴增中的錯誤減少到最低限度,因而AFLP分析具有很強的可重復性。Jones等(1997)在歐洲8個(gè)實(shí)驗室使用共同的樣本,進(jìn)行嚴格的實(shí)驗,將得到的DNA圖譜進(jìn)行比較,172條譜帶中僅一條出錯,誤差小于0.6% 。
(3)多態(tài)性強。AFLP 分析可以通過(guò)改變限制性?xún)惹忻负瓦x擇性堿基的種類(lèi)與數目,來(lái)調節擴增的條帶數,具有較強的多態(tài)分辨能力。設計不同的人工接頭就會(huì )相應地產(chǎn)生不同的 AFLP 引物,引物 3'端的選擇性堿基數目可以是 2+2, 2+3 也可以是 3+3,這些堿基的組成也是多種多樣的。由于 AFLP 引物設計的巧妙與搭配的靈活,使得 AFLP 能產(chǎn)生的標記數目是無(wú)限的。迄今為止,每個(gè) AFLP 反應能檢出多態(tài)片段之多,信息量之大,效率之高是其它任何一種分子標記所無(wú)法比擬的。
(4)分辨率高。AFLP 擴增片段短,適合于變性序列凝膠上電泳分離,因此片段多態(tài)性檢出率高,而 RFLP 片段相對較大,內部多態(tài)性往往被掩蓋。
(5)不需要 Southern 雜交,無(wú)放射性危害,且不需要預先知道被分析基因組 DNA的序列信息,是一種半隨機的 PCR。
(6)樣品適用性廣。AFLP 技術(shù)適用于任何來(lái)源和各種復雜度的DNA ,如基因組山東農業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文29DNA、cDNA、質(zhì)粒、某一個(gè)基因或基因片段,且不需要預知這些DNA 的序列特征。用同樣一套限制酶、接頭和引物,可對各種生物的DNA 進(jìn)行分子遺傳標記研究。
(7)穩定的遺傳性 AFLP 標記在后代中的遺傳和分離中符合Mendel式遺傳規律,種群中的 AFLP 標記位點(diǎn)遵循 Hardy-Weinberg 平衡總之,在技術(shù)特點(diǎn)上,AFLP 實(shí)際上是 RAPD 和 RFLP 相結合的一種產(chǎn)物。它既克服了 RFLP 技術(shù)復雜、有放射性危害和 RAPD穩定性差,標記呈現隱性遺傳的缺點(diǎn);同時(shí)又兼有二者之長(cháng)。近幾年來(lái),人們不斷將這一技術(shù)完善、發(fā)展,使得 AFLP 迅速成為迄今為止最有效的分子標記。