实验原理:在一定的温度和离子浓度下,使具有地高辛标记的特异序列的RNA探针通过碱基互补规则与果蝇胚胎组织内待测的RNA结合,之后通过探针上所标记的检测系统将待测RNA在果蝇胚胎组织中的位置进行定位。
实验目的:检测某种特定RNA在果蝇胚胎中的表达分布情况。
关键词: RNA探针, 地高辛, 胚胎, 果蝇
材料与试剂
一、 一次性耗材
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离心管50 ml,10 ml
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一次性枪头1,000 μl,200 μl,100 μl,10 μl
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一次性吸管,容量为3 ml
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15 cm培养皿
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软毛笔
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尼龙网
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纱网
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小圆片 (Zweckform Verstaerkungsringe, catalog number: 3510)
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铝箔纸
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1.5 ml离心管
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玻片:20 mm × 40 mm,厚度小于20 μm
玻片首先用浓硫酸浸泡过夜,用大量去离子水清洗,再用RNase free水冲洗3遍,放在脱色架上,60 °C烘干,用锡箔纸包好,室温保存备用。使用时用玻璃刀从中间划分为两半,即20 mm × 20 mm的大小作为载玻片。同时用玻璃刀把20 mm × 40 mm的玻片平均分成3份,即20 mm × 13 mm大小的作为盖玻片。
二、 溶液与试剂
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指甲油
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显色剂 (BM Purple) (Roche, catalog number: 11442074001),直接使用
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无水乙醇
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正庚烷 (heptane)
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RNase AWAY (Invitrogen, catalog number: 7491543)
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Paraformaldehyde (北京益利精细化学品有限公司)
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NaCl (北京精细化工有限公司)
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Triton X-100
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次氯酸钠溶液
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KCl
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Na2HPO4•12H2O
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KH2PO4
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NaOH
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无水甲醇
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Sucrose (北京益利精细化学品有限公司)
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Agar (石狮市环球琼胶工业有限公司)
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Apple Juice (汇源100%苹果汁)
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Tween-20 (Sigma, catalog number: P1379)
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Bovine serum albumin (BSA) (华美Sino-American Biotec, BP 0042)
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FicollTM (华美Sino-American Biotec, BIO 322)
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PVP (华美Sino-American Biotec, BR 2205)
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柠檬酸钠 (北京精细化工有限公司)
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HCl
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Formamide (Amresco, catalog number: 1167B35)
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Torula RNA, Type IX (Sigma, catalog number: R3629)
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Heparin (Sigma, catalog number: H3125)
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Sonicated salmon sperm DNA (Stratagene, catalog number: 201190)
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CHAPS (Sigma, catalog number: C3023)
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MgCl2
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Levamisol, an inhibitor of endogenous phosphatase (Sigma, catalog number: L9756)
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Maleic Acid (ACROS, catalog number: 110-16-7, MW = 116.07)
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EGTA (Amresco, catalog number: 0732)
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EDTA (Amresco, catalog number: 0322)
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Tris (Amresco, catalog number: 0497)
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Proteinase K (Amresco, catalog number: 0706)
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0.1 M三乙醇胺 (Triethanolamine) (上海生工, catalog number: TT0776, MW = 149.9)
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乙酸酐 (Acctic anhydride) (属于毒品原料,需要经特殊部门批准方可购买)
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多聚甲醛(Paraformaldehyde,北京益利精细化学品有限公司)
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RNase A (BBI, catalog number: RB0473)
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封闭剂, Blocking Reagent (Roche, catalog number: 11096176001)
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羊血清原液 (中杉金桥ZL1-9021)
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Anti-Dig-AP抗体 (Roche, catalog number: 11093274910)
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甘油 (汕头市西陇化工有限公司)
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RNase free水 (见溶液配方)
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甲醛固定液 (终浓度为8%) (见溶液配方)
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胚胎洗液 (见溶液配方)
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漂白液 (见溶液配方)
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10× PBS (pH = 7.4) (见溶液配方)
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PTw (见溶液配方)
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0.5 M EGTA (见溶液配方)
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0.5 M EDTA (见溶液配方)
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1 M Tris (见溶液配方)
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Proteinase K (见溶液配方)
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0.1 M三乙醇胺 (Triethanolamine) 溶液 (见溶液配方)
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乙酸酐 (Acctic anhydride) (见溶液配方)
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4%多聚甲醛 (见溶液配方)
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50× Denhardt’s Solution (见溶液配方)
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20× SSC (见溶液配方)
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杂交液 (whole mount hybridization buffer) (见溶液配方)
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RNase A 储存液(见溶液配方)
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AP Buffer (Alkaline Phosphatase Buffer) (见溶液配方)
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5× MAB (Maleic Acid Buffer, pH = 7.5) (见溶液配方)
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封闭剂 (Blocking Reagent) (见溶液配方)
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羊血清封闭液 (见溶液配方)
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Anti-Dig-AP抗体溶液(见溶液配方)
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甘油溶液 (见溶液配方)
注:所需溶液均须用RNase free水配制,提前配好并在15lbf/in2 (1,034 × 105 Pa) 高压下蒸气灭菌21 min。
仪器设备
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玻璃器皿
量筒1,000 ml,500 ml,250 ml,100 ml,50 ml,25 ml,10 ml
烧杯1,000 ml,500 ml,400 ml,250 ml,200 ml,100 ml,50 ml
细口瓶1,000 ml
称量瓶20 ml
玻璃棒
蓝口瓶
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孵育器皿
容量为4 ml的带密闭瓶盖的玻璃小瓶
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镊子
注:所有玻璃器皿和金属用具进行无RNA酶处理,具体操作:洗净烘干后用锡箔纸封口,180 °C烘烤4小时。所有不能烘烤的器皿用大量RNase free水冲洗,然后用擦镜纸沾取RNase AWAY (Invitrogen) 擦拭。实验台面用纸巾沾取无水乙醇擦拭。
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多道计时器
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MilliQ纯水仪 (Millipore)
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水浴锅 (电热恒温水箱) (北京市长风仪器仪表公司, model: HHW21)
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DHG恒温鼓风干燥箱 (山东德瑞克仪器有限公司)
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微量恒温器 (北京市方通达科技有限公司, model: TDW-1)
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全自动数显立式高压蒸汽灭菌器 (青岛胜方分析仪器有限公司, model: YXQ-LS-50SII)
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电子秤 (Acculab, model: ALC-11002) 及微量电子称 (Sartorius, model: CP124S)
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pH计 (Sartorius, model: PB-10)
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摇床 (Heidolph, model: Polymax 1040)
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体式显微镜 (麦克奥迪, model: SMZ168,需要配20倍的目镜)
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冷光源 (北京福凯仪器有限公司, model: LGY-150)
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Leica DM 2500显微镜
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微波炉
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通风橱
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-20 °C冰箱
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移液器
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37 °C烘箱
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电磁炉
实验步骤
一、 配制收集胚胎的各种溶液 (Kosman等,2004)
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制作产卵碟
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甲醛固定液 (Fixation Solution) 10 ml
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胚胎洗液 (Embryo Wash Buffer) 1 L
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漂白液 (Bleach Solution) 20 ml
二、 胚胎的收集与固定 (Kosman等,2004)
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胚胎的收集
收集4~5日龄果蝇,放入25 °C黑暗环境产卵,第一次预产卵1小时,更换产卵碟,正式产卵4~16个小时。
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胚胎的固定和保存
三、 原位杂交 (Tautz和Pfeifle,1989;Inagaki等,2005)
第一天杂交 (保持无RNA酶污染)
以进行5瓶胚胎原位杂交为例,第一天需要的溶液量如下:
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复水 (rehydrate)
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml 5%甲醛溶液,放在摇床上20转/分钟,室温固定25分钟。
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用吸管吸掉甲醛溶液,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。重复该步骤3次。
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用吸管吸掉PTw,加入10 μg/ml Proteinase K溶液,室温孵育5分钟。此步时间要精确,静置,不能放在摇床上。
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用吸管吸掉Proteinase K溶液,加入4 ml 0.1 M三乙醇胺溶液,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉三乙醇胺溶液,加入4 ml 0.1 M三乙醇胺溶液,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉三乙醇胺溶液,加入4 ml乙酸酐溶液A,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉乙酸酐溶液A,加入4 ml 乙酸酐溶液B,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉乙酸酐溶液B,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml 4%多聚甲醛溶液,放在摇床上20转/分,室温20分钟。
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用吸管吸掉多聚甲醛溶液,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。重复该步骤4次。
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用吸管吸掉PTw,加入0.5 ml已预热的杂交液,放入60 °C水浴锅中10分钟。
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用吸管吸掉杂交液,加入0.5 ml已预热的杂交液,放入60 °C水浴锅中,预杂交4~6个小时。
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用200 μl移液器吸掉杂交液,加入0.4 ml探针液,放入60 °C水浴锅中过夜杂交。
注:在步骤15和16中所用杂交液应回收,成为回收杂交液。
第二天 洗涤和抗体孵育
以做5瓶胚胎原位杂交为例,第二天需要的溶液量如下:
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提前打开37 °C烘箱。 2× SSC和0.2× SSC应提前分装好,分别按用量放入60 °C,37 °C和室温下备用。
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回收探针液,加入0.5 ml回收杂交液,60 °C水浴锅中10分钟。此步骤中的探针液可回收后供下次使用,可以重复使用5次。
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用吸管吸掉回收杂交液,加入4 ml 2× SSC,60 °C水浴锅中10分钟。此步骤中杂交液要丢弃。
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用吸管吸掉2× SSC,加入4 ml 2× SSC,60 °C水浴锅中20分钟。重复此步骤3次。
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用吸管吸掉2× SSC,加入4 ml 20 μg/ml RNase A溶液,在37 °C孵育30分钟。
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用吸管吸掉RNase A溶液,加入4 ml 2× SSC,室温静置10分钟。
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用吸管吸掉2× SSC,加入4 ml 0.2× SSC在60 °C水浴锅中30分钟。
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用吸管吸掉0.2× SSC,加入4 ml 0.2× SSC在60 °C水浴锅中30分钟。
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用吸管吸掉0.2× SSC,加入4 ml 1× MAB,室温静置10分钟。
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用吸管吸掉1× MAB,加入4 ml 1× MAB,室温静置10分钟。
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用吸管吸掉1× MAB,加入0.5 ml 2% blocking reagent,摇床20转/分钟,室温封闭1小时。
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用吸管吸掉2% blocking reagent,加入0.5 ml 2% blocking reagent,20%羊血清,摇床20转/分钟,室温封闭1小时。
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用200 μl移液器吸掉2% blocking reagent,20%羊血清,加入0.4 ml 1/2,500 Anti-dig-AP抗体溶液,摇床20转/分钟,室温孵育4小时。
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用200 μl移液器吸掉抗体溶液,加入4 ml 1× MAB,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉1× MAB,加入4 ml 1× MAB,摇床20转/分钟,室温1小时。重复该步骤至少5次。最后一次可以在4 °C过夜。
第三天 洗涤和染色
以做5瓶胚胎原位杂交为例,第三天需要的溶液量如下:
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用吸管吸掉1× MAB,加入4 ml AP buffer,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉AP buffer,加入4 ml AP buffer,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉AP buffer,加入0.4 ml BM purple,避光染色。
此时需注意观察,如果BM purple变色 (浅紫),可以换掉加入新鲜的BM purple。如希望染色慢些,可以放入4 °C。染色时间由于探针的不同而不同,有些探针10分钟就有信号,有些探针染色时间则长达3天。
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当信号明显时,用吸管吸掉BM purple,加入4 ml AP buffer,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉AP buffer,加入4 ml AP buffer,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉AP buffer,加入4 ml PTw,室温静置5分钟。
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用吸管吸掉PTw,加入4 ml PTw室温静置10分钟,该步骤可以重复2~3次。
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用吸管吸掉PTw,加入0.6 ml 50% glycerol,等几小时后样品沉底。
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用吸管吸掉50% glycerol,加入0.6 ml 70% glycerol,此时的胚胎可以封片拍照也可以放入-20 °C保存。
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封片:将两片小圆片 (Zweckform Verstaerkungsringe) 重叠后,贴在载玻片上,加入7 μl 70% glycerol,用样品勺依次把3~5个样品放入,用镊子夹着一根头发丝,在显微镜下把样品的位置摆正后,在小圆片周围涂上指甲油,不能太多和太少,与小圆片等高即可。用镊子将切好尺寸的盖玻片盖上。并在玻片上记下探针名称,果蝇品系和封片时间。
溶液配方
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RNase free水
使用高温烘烤后的细口瓶,接取纯水仪处理后的超纯水,用铝箔纸将瓶口裹紧,在15lbf/in2 (1,034 × 105 Pa) 高压下蒸气灭菌21 min,冷却至室温后使用
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甲醛固定液 (终浓度为8%) 10 ml
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胚胎洗液 (1 L)
100 ml 1 M NaCl
0.4 ml Triton X-100
加RNase free水定容至1 L
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漂白液 (20 ml)
10 ml 次氯酸钠溶液
10 ml RNase free水
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10× PBS (pH = 7.4)
以配制1,000 ml 10× PBS为例:
用RNase free水稀释10× PBS配制成1× PBS
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PTw
1× PBS + 0.1% Tween-20 (使用当天配)
以配制1,000 ml PTw为例:
用1,000 ml量筒量取1,000 ml 1× PBS
加入1 ml Tween-20,充分混匀
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0.5 M EGTA
以配制100 ml 0.5 M EGTA溶液为例:
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0.5 M EDTA
以配制100 ml 0.5 M EDTA溶液为例:
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1 M Tris
1 M Tris溶液分为三种,分别为pH = 7.5、pH = 7.8、pH = 9.5
以配制100 ml pH = 9.5 1 M Tris溶液为例:
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Proteinase K
以配制1 ml 10 mg/ml储存液为例:
使用时吸取10 μl加入到10 ml PTw中,混匀后就是10 μg/ml Proteinase K溶液
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0.1 M三乙醇胺 (Triethanolamine) 溶液 (使用当天配)
以配制100 ml 0.1 M三乙醇胺溶液为例:
(所加浓盐酸的量为各次经验值,仅供参考):
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乙酸酐 (Acctic anhydride) (使用当天配)
乙酸酐溶液A (以配制100 ml乙酸酐溶液A为例):
注:乙酸酐属于毒品原料,需要经特殊部门批准方可购买,其配制需在通风橱中进行。
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4%多聚甲醛
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50× Denhardt’s Solution (100 ml)
1 g Bovine serum albumin (BSA) 1% (w/v)
1 g FicollTM 1% (w/v)
1 g PVP 1% (w/v)
用RNase free水定容至100 ml,分装为1 ml/管,-20 °C保存
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20× SSC (pH = 7.0) (1 L)
用RNase free水稀释20× SSC配制成2× SSC,0.2× SSC
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杂交液 (whole mount hybridization buffer)
杂交液中含有的封闭成分比较多,有利于降低杂交的背景。溶液配好后放在-20 °C保存。
注:杂交液的配制需在通风橱中进行。
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RNase A储存液
一般配制成10 mg/ml的储液。以配制10 ml为例:
使用时吸取20 μl加入到中10 ml 2× SSC,混匀后就是20 μg/ml RNase A溶液
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AP Buffer (Alkaline Phosphatase Buffer) (使用当天配)
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5× MAB (Maleic Acid Buffer,pH = 7.5)
以配制1,000 ml 5× MAB为例:
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封闭剂 (Blocking Reagent)
一般配成10%储存液。以配制50 ml储存液为例:
5 ml胚胎用2% block reagent:
4 ml 1× MAB
1 ml 10% block reagent
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羊血清封闭液
封闭用正常羊血清原液 (10 ml/瓶)
灭活:
5 ml 胚胎用2% block reagent和20%羊血清封闭液:
3 ml 1× MAB
1 ml 10% block reagent
1 ml 羊血清
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Anti-Dig-AP抗体溶液
胚胎用抗体的准备35 ml (30 ml):
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甘油溶液
致谢
该文章得到国家自然科学基金 (31571033,91632107) 和中国科学院前沿重点研究计划 (QYZDY-SSW-SMC015) 的资助;该实验方案改编自中国科学院生物物理研究所温省云博士毕业论文 (2012);使用该实验方案发表的文章:Li等 (2012和2014)。
参考文献
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Inagaki, S., Numata, K., Kondo, T., Tomita, M., Yasuda, K., Kanai, A. and Kageyama, Y. (2005). Identification and expression analysis of putative mRNA-like non-coding RNA in Drosophila. Genes Cells 10(12): 1163-1173.
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Kosman, D., Mizutani, C. M., Lemons, D., Cox, W. G., McGinnis, W. and Bier, E. (2004). Multiplex detection of RNA expression in Drosophila embryos. Science 305(5685): 846.
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Li, M., Wen, S., Guo, X., Bai, B., Gong, Z., Liu, X., Wang, Y., Zhou, Y., Chen, X., Liu, L. and Chen, R. (2012). The novel long non-coding RNA CRG regulates Drosophila locomotor behavior. Nucleic Acids Res 40(22): 11714-11727.
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Li, M., Xu, M., Wen, S., Bai, B., Chen, R. and Liu, L. (2014). One novel long noncoding RNA lnc10 in Drosophila. J Genet Genomics 41(2): 79-82.
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Tautz, D. and Pfeifle, C. (1989). A non-radioactive in situ hybridization method for the localization of specific RNAs in Drosophila embryos reveals translational control of the segmentation gene hunchback. Chromosoma 98(2): 81-85.
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Copyright: © 2019 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式:李美霞, 温省云, 许孟博, 崔名扬, 刘力. (2019). 果蝇胚胎原位杂交实验方案.
Bio-101: e1010246. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010246.
How to cite: Li, M. X., Wen, S. Y., Xu, M. B., Cui, M. Y. and Liu, L. (2019).
In situ Hybridization in
Drosophila Embryos.
Bio-101: e1010246. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010246.