一文看懂倍性/基因组大小/细胞周期分析(文末附双十一福利)

来源:细胞质量检测技术研发平台

建设单位:深圳科诺医学检验实验室

时间:2024-10-25


染色体倍性、基因组大小分析是研究生物多样性的基础,有效的分析是了解其遗传背景和进一步应用的基础,在动植物的鉴定、杂交育种等领域有重要的意义。


细胞周期反应了细胞增殖速度,作为一个重要的参数,研究细胞周期变化的影响对于肿瘤的发展及药物研发有着重要的作用。


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染色体倍性分析


目前染色体倍性分析主要的技术手段包括压片法、荧光原位杂交、流式细胞术。


压片法:使用植物血凝素(PHA)等试剂促进细胞有丝分裂,然后通过秋水仙素使细胞分裂停止在有丝分裂中期,接着通过固定、酶解、染色、烘烤等方法将细胞染色体固定在载玻片上,最后使用核型分析显微镜观察分析,可以直观看到染色体的数目以及形态等结果。如下左图为工程鲫染色体核型照片,染色体数量为150条,右图为大麦染色体核型照片,染色体数量为14条。


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荧光原位杂交:将荧光素标记的特异性探针与待测细胞中的目标DNA按照碱基互补配对原则进行杂交,洗涤后直接在荧光显微镜下观察目标DNA的位置、大小、形态、数量等。


流式细胞术:植物组织用细胞核提取液处理后加入DAPI荧光染料,动物组织直接加入DAPI荧光染料,细胞样品固定后加入DAPI荧光染料。DAPI特异性结合至双链DNA的A-T碱基对处,结合后的DAPI分子荧光强度大大提高,且荧光强度与基因大小成正比,因此在通过流式细胞仪检测,与已知倍性的对照样品比较计算后可以获得DNA的倍性关系。如下图同一品种的蜜蜂中,工蜂样品细胞荧光强度约80000,雄峰样品细胞荧光强度约为40000,两者基因组呈二倍体和单倍体的关系。


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三种方法优劣势比较

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基因组大小分析


基因组大小分析主要有高通量测序和流式细胞术两种。


高通量测序:基于k-mer频率的分析可直接在二代测序reads水平上对该物种基因组大小、GC含量、杂合度高低以及重复序列比例等特征进行评估,该方法在做基因组大小分析的同时,可同时预估基因组大小和杂合度,得到的信息更为全面和准确。缺点是检测周期长,价格昂贵。


流式细胞术:与染色体倍性分析原理相同,通过流式细胞仪检测,与已知基因组大小的对照样品比较计算后可以获得待测样品基因组大小,该方法检测周期短,价格低廉。缺点是受影响因素较多,结果准确性不如高通量测序,可作为快速获取参考信息的一种分析手段。如下图所示,植物a为参考样品,基因组大小约为710Mbp,细胞荧光强度为86.01,植物b为对照样品,细胞荧光强度为41.62,植物次为对照样品,细胞荧光强度为118.52,通过计算得到植物b基因组大小约为343.75Mbp,植物c基因组大小约为978.52Mbp。


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细胞周期分析


细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程。主要分为G0期、G1期、S期、G2期和M期。由于细胞周期各时期的DNA含量不同,通常正常细胞的G1/G0期具有二倍体细胞的DNA含量(2N),而G2/M期具有四倍体细胞的DNA含量(4N),而S期的DNA含量介于二倍体和四倍体之间。细胞周期分析通常采用同位素标记法、成像的荧光检测法和流式细胞术三种方法。


最常用的方法为流式细胞术。该方法是通过使用荧光染料染色DNA并测量其强度,可以确定样本的细胞周期分布。该方法通常使用的染料有PI(碘化丙啶)和DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)两种。其中PI染料价格相对较低,但特异性差,不仅可以染色DNA,还可以染色RNA,样品需要用RNA酶处理。DAPI染料虽然价格略贵,但特异性高,只染色DNA,无需RNA酶处理,简便快捷。如下图所示为间充质干细胞周期分析,在细胞周期的峰图中,图中两个峰分别是二倍体和四倍体峰,二倍体峰的细胞为G0/G1期细胞,占比77.63%,四倍体峰的细胞为G2/M期细胞,占比10.46%,两峰之间的细胞为S期细胞,占比11.91%。


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我们的优势


深圳科诺医学检验实验室&细胞产业关键共性技术国家工程研究中心推出的流式倍性分析试剂盒(植物/动物),采用稳定性更好,特异性更高DAPI染料,性能赶超进口试剂盒,广泛应用于开展植物育种、动物繁育研究的科研单位和从事水产养殖的企业单位,不仅可以测倍性,还能测基因组大小和细胞周期。并且试剂通用性强,适用于所有品牌的流式细胞仪(配有355 nm、375 nm或405 nm激发光源)。


我们还为没有配备流式细胞仪但又急需进行染色体倍性/基因组大小/细胞周期分析的客户提供完整的解决方案,价格行业最低,检测结果得到了大量科研单位和企业的认可。

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双十一福利大放送

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关于科诺实验室

专注于细胞产业关键共性技术——细胞与基因治疗产品质量检验检测能力、标准化工作和质量控制标准品研发服务。是国际细胞产业领域为数不多的专注于活细胞产品的连续性质量监测技术和标准体系,赋能细胞公司筛选与临床治疗适应症相关的标记物鉴定和功能亚群分选的高新技术企业。目前已经发展成为“细胞生物学+AI算法+标记物数据库”为核心的细胞与基因治疗产品检验检测及质量控制体系为一体的细胞产业服务平台型企业。

2022年获国家发改委批复,牵头组建“细胞产业关键共性技术国家工程研究中心”:联合产业上下游,以有联系的科学和技术挑战模式,开展具有明确应用导向的基础研究和工程创新活动,探索一种能将基础知识高效地转化为有用产品的组织形式。切实提升我国生物产业国际竞争力


关于细胞产业国家工程中心

2022 年 4 月,国家发改委正式批复同意科诺实验室在深圳组建我国细胞产业领域唯一新序列国家工程中心——“细胞产业关键共性技术国家工程研究中心”(以下简称:细胞产业国家工程中心),将联合产业上下游,以有联系的科学和技术挑战模式,开展有明确应用导向的基础研究和工程创新活动,探索一种能将基础知识高效地转化为有用产品的组织形式。细胞产业国家工程中心提供跨越基础研究到产品开发、推广应用全流程的创新产业设施,成果转化支撑体系,创业服务平台等,聚集国际顶尖资源,提供创新创业产业空间,实现创新成果的首用示范。