[发明专利]一种评估群落脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应扩增效率差异的方法

说明书

本发明公开了一种评估群落脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应扩增效率差异的方法。该方法通过n轮脱氧核糖核酸聚合酶链式反应后扩增得到的目标分子数计算公式推导出生物群落中研究对象a和b在分别进行和轮聚合酶链式反应后的扩增效率与反应所合成的目标分子数量及和的关系为：，其中0 ，且,∈N*；、分别为a、b的聚合酶链式反应扩增效率；、、、分别为、轮反应后a、b的目标分子数量。因为和已知，应用高通量测序技术可以测得和轮聚合酶链式反应后a、b的目标分子数量和以及和，因此利用本发明得到的聚合酶链式反应扩增效率与反应所合成的目标分子数量及和的关系公式能够评估群落中目标脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应扩增效率差异。

技术领域

本发明涉及生物学领域，尤其是分子生态学和分子生物学中评估群落脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应扩增效率差异的方法。

背景技术

聚合酶链式反应被广泛应用于脱氧核糖核酸分子的体外扩增，以获取大量序列相同的脱氧核糖核酸分子。采用通用引物对生物群落中的目标分子进行聚合酶链式反应扩增后再采用高通量测序技术对得到的扩增片段进行测序分析成为当前分析生物群落中目标分子以及它们对应的物种或基因组成信息的重要技术手段，尤其是针对核糖体小亚基RNA基因（即原核生物的16S rRNA基因和真核生物的18S rRNA基因）、真核生物的ITS序列、氨单加氧酶amoA基因等目标分子的测序研究，已广泛应用于土壤、水体、底泥、肠道、热泉等多个生态系统群落物种和功能基因组成研究。

然而，由于引物匹配性差异、各种拟扩增的目标分子序列差异以及这些序列的内部结构差异等因素的影响，导致在进行聚合酶链式反应时，生物群落中不同的目标分子的扩增效率可能存在差异，从而影响到这些目标分子经过聚合酶链式反应后得到的扩增片段的数量比例与扩增之前的数量比例存在差异，进而影响到对所分析的生物群落中目标分子以及它们对应的物种或功能基因组成比例分析的准确性。但是，目前为止尚没有一种有效评估生物群落中各种目标分子聚合酶链式反应扩增效率差异的技术或方法。

发明内容

本发明要解决如何评估群落脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应扩增效率差异的问题，利用本发明提供的实验和计算方法，能够有效评估群落中各研究对象的脱氧核糖核酸分子在进行聚合酶链式反应时的扩增效率差异，并能够通过数据换算排除因聚合酶链式反应扩增效率差异对研究群落中各研究对象相对比例的计算造成的影响。

本发明基于进行n轮脱氧核糖核酸聚合酶链式反应后扩增得到的目标分子数的计算公式1：

（公式1）

其中为进行n轮脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应后研究对象a扩增得到的目标分子数量，为群落中研究对象a的核酸扩增效率，为聚合酶链式反应开始时研究对象a的目标脱氧核糖核酸分子数量。

对公式（1）两边进行对数处理，得到公式2：

（公式2）

同理，对于群落中的研究对象b，也有：

（公式3）

其中为进行n轮脱氧核糖核酸分子聚合酶链式反应后研究对象b扩增得到的目标分子数量，为群落中研究对象b的核酸扩增效率，为聚合酶链式反应开始时研究对象b的目标脱氧核糖核酸分子数量。

将公式2跟公式3相减，得到：

（公式4）

进行如下格式转换：

得到：

（公式5）

设 0 ，且,∈N*，根据公式5则有：

即：

（公式6）

其中为轮聚合酶链式反应后研究对象a的目标分子数量；为轮聚合酶链式反应后研究对象b的目标分子数量；为轮聚合酶链式反应后研究对象a的目标分子数量；为轮聚合酶链式反应后研究对象b的目标分子数量。

对公式6进行格式转换，得到：