[发明专利]一类新的水稻叶片表达序列标签及其基因芯片

说明书

                          技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一类新的水稻叶片表达序列标签及其基因芯片。

                          背景技术

生物基因组中可转录表达的序列(即基因)仅占总序列的3-5％，对这部分序列进行测定，将直接导致新基因的发现，并获取基因组中与产业化关系最为密切的信息。20世纪80年代，高通量的自动测序的出现，使从质粒互补脱氧核糖核酸(Complementary DNA，简称cDNA)文库随机选取许多cDNA克隆和决定来自非载体两端的几百个碱基的DNA序列成为可能。这些短的DNA序列叫作“表达序列标签”(Expressed Sequence Tags，简称ESTs)。表达序列标签的概念最早是由Adams等在1992年提出来的(Nature，355，642-644)。1992年Sikela和Matsubara(Sikela，et al.Nucleic Acids Res.19，1837-1843；Matsubara，et al.Nature Genetics，2，173-179)针对获得大量信使核糖核酸(mRNA)序列的迫切需要，提出大规模互补脱氧核糖核酸(cDNA)测序的研究战略。随后Venter创立了大规模表达序列标签技术。其基本特征就是从以质粒为载体，构建完成的目的组织互补脱氧核糖核酸(Complementary DNA，简称cDNA)文库中，随机选择许多cDNA克隆，利用质粒上携带的通用引物对cDNA两端进行一轮脱氧核糖核酸序列测定，所获得的来自3′端或5′端的几百个碱基的非载体短脱氧核糖核酸(DNA)序列。简而言之，表达序列标签是来自表达基因片段3′端或5′端的短脱氧核糖核酸序列，代表一个表达基因的部分转录片段。

随着生物技术的发展和生命科学发展的需要以及表达序列标签固有的特点，近几年，人们发明了基因芯片。基因芯片(Biochips)的实质就是在面积不大的基片上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置地可寻址的生物识别分子(R.J.Lipshutz et al.，Bio Techniques 19(1995)，442-447；S.P.Fodor et al.，Nature364(1993)，555-556；S.P.Fodor et al.，Science 251(1991)，767-773；A.C.Pease et al.，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91(1994)，5022-5026)。最初的基因芯片主要是用于DNA序列测定，基因表达谱鉴定(D.J.Lockhart et al.，Nature Biotechnol.14(1996)，1675-1680)和基因突变体的检测和分析(Feriotto G，et al.，Hum Mutat 1999；13：390-400；Hacia J.G.et al.，Nat Genet 1999；21(suppl 1)：42-7；Hacia JG，eta1.，Nat Genet 1999；22：164-7；Nilsson P，et al.，Biotechniques 1999；26：308-16)。目前，这一技术以扩展至免疫反应、受体结合等非核酸领域，因此基因芯片已超出了原来的范围。1995年10月Patrick Brown和他的同事(BioTechniques，19(1995)，442-447)提出了cDNA微阵列技术，M.Schena(Science 1995；270(5235)，467-470)和D.Shalon(Genome Research 1996；6(7)，639-645)等首次制造了cDNA阵列，随后这项技术得到了飞速的发展。运用基因芯片技术，将获得的芯片运用杂交技术和扫描技术对基因芯片进行芯片处理、有效数据提取、分析和报告，可获得相应的基因表达谱(Gene expression profiling)。目前DNA芯片因具有强有力性、灵活性、敏感性和相对简单等特点而被应用在许多领域，如：DNA序列测定、基因多态性检测、新基因的发现、疫苗和药物研究(M.J.Cunningham et al.，J.Pharmacol.and Toxicol.Methods 2000；44，291-300)、植物的抗逆性研究(P.M.Schenk，et al.，PNAS2000；97：11655-11660)、有机体的发育、调节细胞功能的基因的协调性研究、检测不同发育时期不同组织中基因的波动性活动等。分析基因组规模化的基因表达数据，将最终导致对细胞分化的整体性观察，涉及细胞增殖、细胞死亡、能量代谢、胞间和胞内信号转导、细胞迁移的基因组分子图谱等(Charlie C.Xiang，et al.，Vaccine，2001，22(2002)，22-30)。