[发明专利]简单高效实时的遗传信息获取方法及其应用

说明书

本发明涉及一种简单高效实时的遗传信息获取方法及其应用，遗传信息获取方法依次包括组织处理，取农牧植物或动物的组织的适量样品，研磨均浆；核酸提取，采用磁珠法进行核酸提取；目标基因和/或SNP片段捕获，对提取获得的核酸进行变性处理，然后利用特异性，针对所要溯源保真的品种设计基因提取芯片，再对目标基因和/或SNP片段进行捕获提取和富集；单分子测序，用纳米孔单分子测序方法对捕获的目标基因和/或SNP片段进行测序，获得检测样品的遗传信息；结果分析。本发明提供的遗传信息获取方法，可简单高效实时地获取个体的遗传信息，整个过程以全自动化的“傻瓜”模式来完成，从而实现非专业的普通从业者/消费者也可以实现基因检测。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种简单高效实时的遗传信息获取方法及其应用。

背景技术

基因是包含着生物个体所有遗传信息的DNA片段，与生具有，并终身保持不变，而且这种遗传信息蕴含在个体几乎所有组织器官中。因此个体的遗传信息能够用于标记区分个体，用于识别认证个体身份信息。利用基因遗传信息的比对认证个体已广泛应用于亲子鉴定中。而在农业生物(农作物、畜禽和水产生物)产业以及以农业生物产品为原料的食品产业等产业领域中，利用生物个体的遗传信息可以卓有成效地用于防止造假贩假，溯源保真。

利用基因遗传信息实现溯源保真需要获取溯源个体的基因信息。目前获取基因信息数据的方法主要有两种：基因分型和基因测序。基因分型主要是利用已知的单核苷酸多态性(SNP)位点侧翼的碱基序列设计探针，并将探针固定在基因芯片上。当待测样本的DNA与基因芯片上的探针序列互补杂交并通过扫描荧光信号来探知杂交，便可鉴定样本DNA上这些探针位点(SNP位点)的基因型。而基因测序是对目标DNA进行碱基序列测定，并进行相关分析。目前基因测序技术大致可以分为四代。

第一代Sanger链终止法测序技术，其基本原理是当DNA聚合酶利用四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)合成待测DNA的互补链时，通过利用相应的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)作为链终止试剂竞争取代脱氧核苷酸产生一系列大小不同且只差一个核苷酸的延伸片段，最后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳把这些延伸片段区分开来，读出DNA分子的碱基序列。

第二代大规模平行测序技术，主要采用的是“边合成边测序”的原理，用不同颜色的荧光标记4种不同的dNTP，当DNA聚合酶合成待测DNA的互补链时，每添加一种dNTP就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号从而获得待测DNA的序列信息。

第三代单分子荧光实时测序技术，以美国Pacific Bioscience公司的SMRT技术为代表，是在4种dNTP上分别标记有不同发射光谱的荧光基团。当DNA聚合酶催化荧光标记的dNTP掺入到合成链时，dNTP所携带的荧光信号被检测出来转化为相应的碱基序列信息。

第四代纳米孔单分子测序方法，以英国Oxford Nanopore Technologies公司的MinION测序技术为代表。其基本原理是当DNA分子或者它的组成碱基从一个生物纳米孔经过时，会对通过纳米孔的电流产生影响。不同的分子通过时对电流产生的影响具有可区别的差异，利用这种差异就可以识别基因中碱基(对)的排列顺序。纳米孔单分子测序方法对DNA测序时，无需对DNA进行标记，也无需进行PCR扩增，实时实现了对每一条DNA分子的单独测序。

上述的基因测序和基因分型两种方法，除第四代纳米孔单分子测序方法外，在获得个体的基因信息数据往往需要洗脱过程、克隆过程、PCR扩增过程等复杂步骤，同时许多技术需要对DNA进行标记，要用到昂贵的荧光试剂和CCD照相机。因此利用这些方法获得个体的基因信息数据需要复杂昂贵的专业技术设备并要求由专业技术人员来操作。然而农牧业生物个体的基因溯源要求基因数据的获取在日常的生产、生活条件下，由非专业人员以“傻瓜”的模式就可以实现，同时要低成本、高效率，因此需要一种简便、实时、价廉的方法来获取个体的基因数据实现。

发明内容