【摘 要】
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荧光定量PCR(qPCR)可高效、迅速检测基因表达,被广泛运用于在食品病原菌检测等各个领域。在qPCR扩增过程中,通过反应所产生的荧光信号对PCR扩增产物进行实时检测,从而完成对初始模板的准确定量。从理论上来讲,扩增过程是呈指数状态的,其模板的Ct值和该模板的起始拷贝数存在着线性的关系,所以成为定量的依据。在qPCR的数据分析方法中,绝对定量法与相对定量法是目前数据分析中常用的两种方法。前者基于扩
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荧光定量PCR(qPCR)可高效、迅速检测基因表达,被广泛运用于在食品病原菌检测等各个领域。在qPCR扩增过程中,通过反应所产生的荧光信号对PCR扩增产物进行实时检测,从而完成对初始模板的准确定量。从理论上来讲,扩增过程是呈指数状态的,其模板的Ct值和该模板的起始拷贝数存在着线性的关系,所以成为定量的依据。在qPCR的数据分析方法中,绝对定量法与相对定量法是目前数据分析中常用的两种方法。前者基于扩增系列数量已知的标准品,建立标准曲线来完成初始模板量的估算,后者则多通过目的基因与内参基因的相对表达情况来完成对目的基因的定量。在绝对定量法与相对定量法的计算中,反应的扩增效率准确与否会直接影响初始模板量的估算以及基因相对表达的计算结果。本文对现阶段基于2-ΔΔCt的qPCR的数据分析方法进行了改进,以得到更为准确的反应扩增效率和初始模板量。通过对一条产物扩增曲线的数据进行采集,以荧光强度的对数值为纵坐标,反应的循环圈数为横坐标,得到扩增曲线(公式(4-7)),得到回归系数a和b的预测值以及与y轴的截距。根据公式log(1+E)=b预测扩增效率E,然后对反应的扩增效率进行校正,使得扩增效率为100%,根据公式N0=ea计算初始模板量N0,并得到校正的初始模板量。与此同时,我们发现,qPCR反应过程中起峰点(可被探测到的离开反应背景期第一个循环)的早晚,直接关系到初始模板量推算的准确性。qPCR的起峰点出现的早晚,受到多个因素的影响。我们的实验结果表明,反应体系中加入的模板量、产物长度、引物与模板间碱基错配等因素皆会影响起峰点的出现时间。在其他反应条件相同的情况下,增加反应中的模板量的反应,出峰时间会提前;在产物长度为116bp,347 bp,747 bp和1439 bp的情况下,产物长度在347 bp和747 bp时,出峰时间最早,适当增加产物长度可将起峰点提前,而过度增加产物长度则会引起反应的扩增效率降低,继而导致起峰点的出现被推迟。引物与模板的碱基错配会使得起峰点后移,且错配位点越接近引物的3’端,错配碱基个数越多,起峰点出现的越晚。因此,提高反应的模板浓度,减少引物与模板的错配,适当增加扩增产物的长度都可将反应的起峰点提前,由此可以减小反应的累积误差,使得定量结果更为准确。据前人研究,本文通过对背景期内的数据进行统计学分析,结合迭代算法,挑选出离开背景期的循环,来确认反应的起峰点。本研究设计了金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的特异基因耐热核酸酶基因(nuc)的引物,建立了检测金黄色葡萄球菌数量的方法。采用不同浓度的金黄色葡萄球菌对牛奶进行染菌实验,染菌量为每25 m L样本1.8×10~1、1.8×10~2、1.8×10~3、1.8×10~4,1.8×10~5CFU,提取DNA进行qPCR检测,测定了基于nuc基因的qPCR方法检测金黄色葡萄球菌数量的灵敏性和特异性。结果表明,qPCR的检出限为1.8×10~2CFU。与此同时,将改进的数据分析方法应用到金黄色葡萄球菌的定量中,可得到染菌样本中较为准确的初始含菌量(Var<20%)。
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