使用賽默飛實時熒光定量PCR儀測定Tm值的原理與應(yīng)用

一、引言

聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）是一種廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、食品安全和環(huán)境檢測等領(lǐng)域的核酸擴增技術(shù)。實時熒光定量PCR（Real-Time Quantitative PCR, qPCR）在傳統(tǒng)PCR的基礎(chǔ)上引入了熒光探針或染料，使得反應(yīng)進程可以實時監(jiān)測。熔解溫度（Tm，Melting Temperature）作為核酸雙鏈解鏈過程中的一個關(guān)鍵參數(shù)，能夠為引物特異性分析、突變檢測、產(chǎn)物鑒別等提供重要依據(jù)。

賽默飛科技生產(chǎn)的實時熒光定量PCR儀因其靈敏度、通量和數(shù)據(jù)分析能力，在多個實驗室中得到廣泛使用。本文將詳細介紹如何利用賽默飛實時熒光定量PCR儀進行Tm值的測定，并探討該過程的技術(shù)原理、實驗步驟及其應(yīng)用價值。

二、Tm值的基本概念與意義

熔解溫度（Tm值）是指雙鏈DNA變性為單鏈時的溫度，此時有50%的雙鏈DNA分子解鏈。Tm值受DNA序列長度、GC含量、離子濃度、DNA濃度等因素影響。測定Tm值對于以下方面具有重要意義：

1. 引物和探針設(shè)計優(yōu)化：確保擴增的特異性和效率。

2. 產(chǎn)物鑒別：通過熔解曲線識別不同的擴增產(chǎn)物或雜交探針的結(jié)合差異。

3. SNP和突變檢測：通過微小Tm值差異區(qū)分單核苷酸變異。

4. 驗證擴增特異性：避免非特異性擴增對結(jié)果造成干擾。

三、儀器原理與檢測機制

賽默飛的實時PCR系統(tǒng)通常采用SYBR Green I或TaqMan探針等熒光標記方式來監(jiān)測DNA擴增。對于Tm值測定，多采用SYBR Green染料，其在雙鏈DNA存在時發(fā)出熒光，單鏈時熒光迅速降低。通過逐步升溫并記錄熒光變化，即可繪制出熔解曲線，進一步計算Tm值。

儀器通過以下機制測定Tm值：

1. 熒光信號采集：在升溫過程中持續(xù)監(jiān)測SYBR Green的熒光變化。

2. 熔解曲線分析：熒光信號隨溫度升高而下降，取導(dǎo)數(shù)（-dF/dT）后得到Tm峰值。

3. 軟件計算與輸出：賽默飛的軟件可自動識別Tm峰值并輸出精確數(shù)據(jù)。

四、實驗準備與操作步驟

1. 試劑準備

• qPCR Master Mix（含SYBR Green）

• 引物（Forward/Reverse）

• 模板DNA

• 無RNA酶水

2. 反應(yīng)體系配置（以20 µL體系為例）

3. PCR反應(yīng)程序設(shè)定

• 初始變性：95℃，2分鐘

• 循環(huán)步驟（40個循環(huán)）：

• 變性：95℃，15秒

• 退火/延伸：60℃，30秒

• 熔解曲線分析：

• 起始溫度：60℃

• 終止溫度：95℃

• 升溫速率：0.3~1℃/s，持續(xù)監(jiān)測熒光

4. 數(shù)據(jù)獲取與Tm值分析

• 實時監(jiān)測熒光并記錄擴增曲線

• 啟動熔解曲線模塊，導(dǎo)出-dF/dT vs. T圖形

• Tm值對應(yīng)曲線峰值所在溫度

五、結(jié)果判讀與質(zhì)量控制

1. 熔解曲線解析

• 單一Tm峰：代表擴增產(chǎn)物高度特異，說明實驗設(shè)計合理。

• 多重Tm峰：提示非特異擴增或引物二聚體存在，需優(yōu)化引物或反應(yīng)條件。

• Tm值偏低或偏高：可能為GC含量異常或體系緩沖液濃度偏差。

2. 影響Tm值的因素

• GC含量：GC對DNA穩(wěn)定性貢獻高，Tm值隨GC比例升高而提高。

• 引物長度：短引物Tm低，建議設(shè)計長度為18~25 bp。

• 鹽濃度：高離子強度能穩(wěn)定雙鏈DNA，提高Tm值。

• DNA濃度：模板過多可能引起熔解曲線畸變。

• 染料濃度與兼容性：需選擇適合儀器和應(yīng)用的染料。

六、典型應(yīng)用舉例

1. 突變檢測（如SNP分析）

通過引物或探針與目標序列結(jié)合后的Tm差異識別堿基突變。例如，某位點A→G突變可導(dǎo)致Tm值從78.5℃變?yōu)?6.3℃。

2. 引物篩選

在多個候選引物中，通過測定Tm值及熔解曲線形態(tài)選出特異性強、產(chǎn)物純凈的引物組合。

3. 產(chǎn)物鑒定

針對擴增產(chǎn)物的Tm值進行比對，輔助確認擴增物是否為預(yù)期序列，尤其適用于無電泳分析條件下的高通量實驗。

七、注意事項與實驗優(yōu)化建議

• 引物設(shè)計軟件推薦使用Primer3、Oligo等，并確保Tm值相近（差值≤2℃）。

• 設(shè)定熔解曲線前應(yīng)關(guān)閉擴增熒光，以避免干擾。

• 若發(fā)現(xiàn)Tm值波動較大，建議優(yōu)化Mg2?濃度、PCR循環(huán)參數(shù)或更換試劑批次。

• 對多重PCR反應(yīng)，Tm值分布應(yīng)盡量錯開，便于識別各目標產(chǎn)物。

八、結(jié)語

通過實時熒光定量PCR儀測定Tm值，實驗人員可以獲得關(guān)于擴增特異性、產(chǎn)物性質(zhì)、突變識別等多方面的重要信息。賽默飛實時PCR平臺配合高分辨率熔解曲線分析功能，使得Tm值測定更為精準、穩(wěn)定。該技術(shù)在基因分型、病原檢測、轉(zhuǎn)基因篩查等場景中已得到廣泛應(yīng)用。合理利用這一工具，能夠顯著提高實驗效率與數(shù)據(jù)質(zhì)量。

如果你還需要加入具體軟件截圖操作、實例圖譜說明或針對某一儀器型號（如QuantStudio系列）進行補充，我可以繼續(xù)為你細化內(nèi)容。