CN102329855A - 检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片及其用途 - Google Patents
检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片及其用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种检测油藏中古菌群落的检测型基因芯片及其用途。该基因芯片是在载体材料上设置包括鉴定油藏古菌属的探针,还包括由此衍生的探针以及每个探针的互补探针及其延伸探针。特异性探针可以鉴定18个属的油藏古菌;该方法是以待检测样品的基因组DNA为模板,用标记的引物组进行扩增,然后将得到的扩增产物与生物芯片上的探针进行杂交,根据杂交结果确定油藏古菌的种类。本发明将为研究油藏环境古菌群落组成、结构和功能活动等提供一种快速、准确、高通量的工具。同时还可以在基因水平上了解微生物提高采收率的机理,为提高微生物采油技术的现场实施效果提供理论依据和技术支持。
Description
一、技术领域:
本发明涉及一种基因芯片领域,特别涉及一种检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片及其用途。
二、背景技术:
随着微生物技术在石油天然气勘探开发和环境修复等领域的广泛应用,相关微生物的检测鉴定及群落分析也成为重要的研究内容。在油藏极端环境下,有丰富的微生物种群,其中,古菌广泛存在并发挥重要代谢作用,但古菌种类繁多、丰度较低,且难以利用实验室纯培养法进行分类检测。
聚合酶链式反应(PCR)、限制性片断长度多态性分析(RFLPs)、AFLPs及变性梯度凝胶电泳(DGGE)等分子生物学技术推动了石油微生物研究的发展。然而,目前常用的分子多态性技术存在许多不足:(1)操作较复杂,人为干预环节多,准确性差;(2)检测通量低,提供信息少,且耗时费力。这给在及时有效地对古菌群落进行调控带来了不便。
三、发明内容:
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片及其用途,可以在分子水平下对微生物群落进行研究,认识不同环境条件下古菌种群信息,确定优势种群,为微生物技术研究水平和现场实施效果提高提供方法基础。
本发明所提供的用于油藏中古菌种群的检测型基因芯片及使用方法,是分析试剂油藏中存在的古菌种类,针对其16S核糖体RNA设计属特异性探针,以待检测样品的基因组DNA为模板,用标记的引物组进行扩增,然后将得到的扩增产物与生物芯片上的探针进行杂交,根据杂交结果确定油藏古菌的种类。
一种检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其制备方法是:
(一)设计油藏古菌特异性探针
(1)油藏样品采集;
(2)油藏古菌16S核糖体RNA序列收集:以通用引物,对古菌16S核糖体RNA片段进行扩增,并测序;
(3)古菌特异性探针:依据上述测序结果,设计油藏古菌属特异性探针,芯片上的条码序列探针序列结构通式为:NH2-TTTTTTTTTTTTTTT-条码序列,即探针的5′端氨基修饰,氨基旁边连接poly-T15;
(二)制备基因芯片:
使用点样仪将探针以设定的顺序固定到醛基化修饰的玻片上,基因芯片是由针对18个古菌属的83条探针、点样的阳性质控QC、点样的阴性质控BC、杂交的阴性质控NC和杂交的阳性质控PC组成的阵列;
探针序列如下表:
QC是一端带有Hex标记,另一端氨基修饰的寡核苷酸探针,用于观察芯片点样和固定的效率,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTAGAGTGCTTGGTGCCATAAC-HEX;BC为50%的二甲亚砜DMSO,用于质控点样过程中有无样品残留污染;NC是一段氨基修饰的寡核苷酸探针,与杂交液中的所有待检测序列不会杂交,用于观察有无非特异杂交,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTGCAACCACCACCGGAGG;PC是一段氨基修饰的寡核苷酸探针,可以与杂交液中添加的荧光标记的互补序列杂交,用于杂交过程的质控,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTGGTATCGCGACCGCATCCCAATCT。
而本发明的检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其使用方法是:
(a)核酸扩增
分别以油藏样品基因组DNA为模板,用上游引物和下游引物PCR扩增;
扩增体系如下,包括0.2mM dNTPs,1×Qiagen PCR buffer,添加MgCl2至2mM,pH 8.7,1单位HotStarTaq DNA Polymerase和0.1ng模版DNA,上下游引物;25μl扩增体系中,引物的浓度为0.02μM;
扩增参数为:
先95℃15分钟;然后94℃30秒,55℃1分钟,72℃90秒,35个循环;
最后72℃10分钟;4℃保存;
(b)基因芯片杂交
取10μl PCR产物加到20μl杂交缓冲液中,98℃变性5分钟,冰浴,杂交混合物加入到点阵中反应。然后将芯片放置42℃水浴中杂交1小时;取出玻片分别在两种洗液中42℃各洗2min,洗液I:0.3×SSC/0.1%SDS,洗液II:0.06×SSC;最后,玻片稍离心甩干;
(c)数据分析
使用芯片扫描仪扫描芯片,根据荧光信号强度及扫描图像分析目的油藏古菌群落结构。
本发明的检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其用途是:基因芯片是用于检测Archaeoglobus、Geoglobus、Methanobacterium、Methanocalculus、Methanococcoides、Methanoculleus、Methanoplanus、Methanothermococcus、Methanothrix/Methanosaeta、Pyrodictium、Thepmococcus、Thermofilum、Ferroglobus、Methanocella、Methanosarcina、Methanothermobacter、Methermicoccus或者Picrophilus的寡核苷酸阵列。
本发明的有益效果是:本发明具有特异性强、灵敏度高、结果稳定可靠及适于批量样本检测的特点,适用于天然、模拟油藏的古菌种群分析;另外,本发明作为一种革命性的分析技术,生物芯片以其所具有的集成化、微型化和自动化的性能在分析生物技术领域发挥了越来越重要的作用。生物芯片高通量、多指标并行检测的优势,恰恰可以满足油藏微生物群落的研究需求,应用古菌种群检测芯片进行群落的鉴定分析,可以在分子水平下对微生物群落进行研究,认识不同环境条件下古菌种群信息,确定优势种群,为微生物技术研究水平和现场实施效果提高提供方法基础。
四、附图说明:
附图1是本发明的实施例的杂交点阵图谱。
五、具体实施方式:
实施例1:下面以检测胜利油田某样品为例来说明本发明,应理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限定本发明的适用范围。下述实验方法,如无特别说明,均为常规方法。
1.油藏样品采集:选择某生产井,按照常规方法进行取样。
2.油藏样品核酸制备:用常规方法基因组DNA。
3.核酸扩增:分别以油藏样品基因组DNA为模板,用上游引物和下游引物PCR扩增;PCR在1管中进行。
扩增体系如下,包括0.2mM dNTPs,1×Qiagen PCR buffer,添加MgCl2至2mM,pH 8.7,1单位HotStarTaq DNA Polymerase(Qiagen,Hilden,Germany),和0.1ng质粒DNA,上下游引物。25μl扩增体系中,引物的浓度为0.02μM。
扩增参数为:
先95℃15分钟;然后94℃30秒,55℃1分钟,72℃90秒,35个循环;
最后72℃10分钟;4℃保存。
4.制备基因芯片
芯片是由针对18个古菌属的83条探针、QC(点样的阳性质控)、BC(点样的阴性质控)、NC(杂交的阴性质控)和PC(杂交的阳性质控)组成的阵列。
使用点样仪将探针以设定的顺序固定到醛基化修饰的玻片上。封闭芯片上未与寡核苷酸结合的醛基。待芯片自然干燥后备用。
4.基因芯片杂交
取10μl PCR产物加到20μl杂交缓冲液中(6×SSC,5×Denhardt′s reagent,25%甲酰胺,0.1%SDS,5nM c-PC(与芯片PC互补的序列,5′端TAMRA标记)。98℃变性5分钟,冰浴,杂交混合物加入到点阵中反应。然后将芯片放置42℃水浴中杂交1小时。取出玻片分别在两种洗液中42℃各洗2min,洗液I:0.3×SSC/0.1%SDS,洗液II:0.06×SSC。最后,玻片稍离心甩干。
5.数据分析
使用芯片扫描仪扫描芯片。根据荧光信号强度分析,其主要古菌类型共七种,分别是Archaeoglobus sp.,Methanocalculu sp.,Methanobacterium sp.,Methanoplanus sp.,Thermococcus sp.,Methanothermococcus sp.,Methanothermobacter sp.。这与将PCR产物建克隆文库测序分析的结果相一致。
序列表
<160>12
<210>1
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
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TCCCAGGTK AGACCGGGTTT 20
<210>2
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CGATCCCAGG TKAGACCGGG 20
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CCTCGATCCC AGGTKAGACC 20
<210>4
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TGGACCCBTG TCTCAGGGTC 20
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CAGGTKAGAC CGGGTTTAGG 20
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<400>6
TTCCAGCACC CATCACCTAT 20
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AGTCTGGTAG GGTCTTCAGC 20
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<213>人工序列
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GCATTCCAGC ACCCATCACC 20
<210>9
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ATCCCAGGTT AGACCGGGTT 20
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TCGATCCCAG GTTAGACCGG 20
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ACCGCGCGNT TATGACACGC 20
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GCGCGNTTAT GACACGCGAT 20
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TTCACCGCGC GNTTATGACA 20
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CCNAAGGATC CGCTGGTAAC 20
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AGTGTGCCCG GCATCCCNAA 20
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CCTTTCRGAG ACAGAGCATT 20
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CACCCGTCTC CTATGAGGNA 20
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CCGTCTCCTA TGAGGNATTA 20
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GGACCTTTCR GAGACAGAGC 20
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GGCGGACCTT TCRGAGACAG 20
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TCCCAGGTGG TTCGCTTCAC 20
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<213>人工序列
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GCGATTCAGG TAARGTCTTT 20
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<213>人工序列
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CACAGAGTAC CCATCATCCC 20
<210>24
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<213>人工序列
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AGAGTACCCA TCATCCCGAA 20
<210>25
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
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ATCCCGAAG GACATGCTGGC 20
<210>26
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ACAGCCTGCA TNTACAGGCA 20
<210>27
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<213>人工序列
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GCCTGCATNT ACAGGCACTC 20
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<213>人工序列
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ATNTACAGGC ACTCGAGGTT 20
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<213>人工序列
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TGCATNTACA GGCACTCGAG 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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TCAGAATCCA ACTCCGGGCT 20
<210>31
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
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<400>31
TCAGTGCCGT TTCYCATTGT 20
<210>32
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
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<400>32
GTGCCGTTTC YCATTGTCCT 20
<210>33
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<212>DNA
<213>人工序列
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AGTGTCCYCA TCATTCCGGA 20
<210>34
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GTCCYCATCA TTCCGGAGAA 20
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ATTCCGGAGA ACATGCTRGC 20
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AGTVGCAACA TAGGGCACGG 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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ATCYCTGCCA GCCCTACGGT 20
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<213>人工序列
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YCTGCCAGCC CTACGGTTAA 20
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CCGTAGGATT TAAACAGRGA 20
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CCTCTCAGCG CTTCAGGYAA 20
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<213>人工序列
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CACTCCBGAG AGTACGCTGG 20
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<213>人工序列
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TCCBGAGAGT ACGCTGGCAA 20
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<213>人工序列
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CAGTGTACCC GTCACTCCBG 20
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TGTACCCGTC ACTCCBGAGA 20
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<213>人工序列
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ACCCGTCACT CCBGAGAGTA 20
<210>46
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>46
AGTAAKCATC CCGACCGCTC 20
<210>47
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<212>DNA
<213>人工序列
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AAKCATCCCG ACCGCTCGCG 20
<210>48
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>48
TTTCGGCGAG GGACCCGTTC 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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CCCAGTAAKC ATCCCGACCG 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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AGGCCCAGTA AKCATCCCGA 20
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<213>人工序列
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GACACGCGGG TACTAGGGAT 20
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<213>人工序列
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GGGRAGGACT GGCAACTGGG 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>53
TCTCGGCGTG TCCGGCAAGA 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>54
AACTGRGGGC GGGTTTAGGG 20
<210>55
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>55
CTTTCGGCCT GAGGACCTTC 20
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<213>人工序列
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<400>56
TCTCAGCTCG TCTGGCAAGA 20
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<212>DNA
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CNGCCATTGC AGCTCGCGTG 20
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<213>人工序列
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TCTTCAGCCC GACCTTCATC 20
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CAGTGGAHAT GGGTCTCGCT 20
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<213>人工序列
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CAACAGTGGA HATGGGTCTC 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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TAGCAACAGT GGAHATGGGT 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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CATACAACTG TCGATCCCGG 20
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<213>人工序列
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CCAGCGGTCT CCACMGTGTA 20
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<213>人工序列
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GAACTACGRA TGGGTTTGTG 20
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<213>人工序列
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CTACGRATGG GTTTGTGAGA 20
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<213>人工序列
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RTCCCGGAGG ACATGCTGGT 20
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<213>人工序列
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GGACCCATTG TCCCATYCAT 20
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<213>人工序列
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AGAGTACCCA TCRTCCCGGA 20
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<212>DNA
<213>人工序列
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<400>69
CCCATAAGGG TTCCGCTGGT 20
<210>70
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
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<223>
<400>70
ATAAGGGTTC CGCTGGTAAC 20
<210>71
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>71
ACCCGRAGGT GTTTCGGTGA 20
<210>72
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>72
ACCTCGAGTC ATGATAGTAT 20
<210>73
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>73
CCGACCTCGA GTCATGATAG 20
<210>74
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>74
GACCTTCATC TCG CTGTCKC 20
<210>75
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>75
CCTGACCTTC ATCTCGCTGT 20
<210>76
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>76
CAGCCTGACC TTCATCTCGC 20
<210>77
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>77
CTAATCCGGT AAGGTCTTCA 20
<210>78
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>78
CAGCTAATCC GGTAAGGTCT 20
<210>79
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>79
AAGCGCTAGA ATTTACCTGG 20
<210>80
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>80
ACCCGCGTAG GTAATTGCAA 20
<210>81
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>81
CYTTCACCAT CCAAACATTC 20
<210>82
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>82
TCTGAATGGC TATAGGGAAT 20
<210>83
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<220>
<223>
<400>83
AGTTCTGAAT GGCTATAGGG 20
Claims (3)
1.一种检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其特征是其制备方法是:
(一)设计油藏古菌特异性探针
(1)油藏样品采集;
(2)油藏古菌16S核糖体RNA序列收集:以通用引物,对古菌16S核糖体RNA片段进行扩增,并测序;
(3)古菌特异性探针:依据上述测序结果,设计油藏古菌属特异性探针,芯片上的条码序列探针序列结构通式为:NH2-TTTTTTTTTTTTTTT-条码序列,即探针的5′端氨基修饰,氨基旁边连接poly-T15;
(二)制备基因芯片:
使用点样仪将探针以设定的顺序固定到醛基化修饰的玻片上,基因芯片是由针对18个古菌属的83条探针、点样的阳性质控QC、点样的阴性质控BC、杂交的阴性质控NC和杂交的阳性质控PC组成的阵列;
QC是一端带有Hex标记,另一端氨基修饰的寡核苷酸探针,用于观察芯片点样和固定的效率,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTAGAGTGCTTGGTGCCATAAC-HEX;BC为50%的二甲亚砜DMSO,用于质控点样过程中有无样品残留污染;NC是一段氨基修饰的寡核苷酸探针,与杂交液中的所有待检测序列不会杂交,用于观察有无非特异杂交,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTGCAACCACCACCGGAGG;PC是一段氨基修饰的寡核苷酸探针,可以与杂交液中添加的荧光标记的互补序列杂交,用于杂交过程的质控,其序列为NH2-TTTTTTTTTTTTTTTGGTATCGCGACCGCATCCCAATCT。
2.根据权利要求1所述的检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其特征是其使用方法是:
(a)核酸扩增
分别以油藏样品基因组DNA为模板,用上游引物和下游引物PCR扩增;
扩增体系如下,包括0.2mM dNTPs,1×Qiagen PCR buffer,添加MgCl2至2mM,pH 8.7,1单位HotStarTaq DNA Polymerase和0.1ng模版DNA,上下游引物;25μl扩增体系中,引物的浓度为0.02μM;
扩增参数为:
先95℃15分钟;然后94℃30秒,55℃1分钟,72℃90秒,35个循环;
最后72℃10分钟;4℃保存;
(b)基因芯片杂交
取10μl PCR产物加到20μl杂交缓冲液中,98℃变性5分钟,冰浴,杂交混合物加入到点阵中反应。然后将芯片放置42℃水浴中杂交1小时;取出玻片分别在两种洗液中42℃各洗2min,洗液I:0.3×SSC/0.1%SDS,洗液II:0.06×SSC;最后,玻片稍离心甩干;
(c)数据分析
使用芯片扫描仪扫描芯片,根据荧光信号强度及扫描图像分析目的油藏古菌群落结构。
3.一种检测油藏中古菌种群的检测型基因芯片,其特征是其用途是:基因芯片是用于检测Archaeoglobus、Geoglobus、Methanobacterium、Methanocalculus、Methanococcoides、Methanoculleus、Methanoplanus、Methanothermococcus、Methanothrix/Methanosaeta、Pyrodictium、Thermococcus、Thermofilum、Ferroglobus、Methanocella、Methanosarcina、Methanothermobacter、Methermicoccus或者Picrophilus的寡核苷酸阵列。
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- 2011-03-18 CN CN201110071426A patent/CN102329855A/zh active Pending
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