一種凝膠中dna條帶智能識別系統及方法
【專利摘要】本發明公開一種凝膠中DNA條帶智能識別系統及方法，該系統包括凝膠成像儀和計算機。所述凝膠成像儀通過數據線連接計算機，用于通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機。所述計算機用于根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別，其中，計算機中預存有使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小數據。本發明由計算機輔助識別凝膠中DNA條帶的大小和組成的模式，便于快速分析多條帶DNA凝膠電泳結果。
【專利說明】—種凝膠中DNA條帶智能識別系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及DNA條帶識別【技術領域】，尤其涉及一種凝膠中DNA條帶智能識別系統及方法。
【背景技術】
[0002]相同的DNA分子組合在不同成分或者濃度的凝膠中，或者不同的電壓下電泳時，甚至僅僅由于電泳時間不同，凝膠中DNA條帶的大小和組成都會呈現不同的模式。當前實驗人員多通過肉眼比對來分辨DNA的組成，這在密集的多條帶DNA情況下很難得到準確結
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【發明內容】
[0003]本發明的目的在于通過一種凝膠中DNA條帶智能識別系統及方法，來解決以上【背景技術】部分提到的問題。
[0004]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]一種凝膠中DNA條帶智能識別系統，其包括凝膠成像儀和計算機；
[0006]所述凝膠成像儀通過數據線連接計算機，用于通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機；
[0007]所述計算機用于根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別，其中，計算機中預存有使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小數據。
[0008]本發明公開了一種凝膠中DNA條帶智能識別方法，其包括如下步驟:
[0009]A、使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小，并將該數據存入計算機數據庫；
[0010]B、凝膠成像儀通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機；
[0011]C、計算機根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別。
[0012]本發明提供的凝膠中DNA條帶智能識別系統及方法由計算機輔助識別凝膠中DNA條帶的大小和組成的模式，便于快速分析多條帶DNA凝膠電泳結果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例提供的凝膠中DNA條帶智能識別系統框圖；
[0014]圖2為本發明實施例提供的凝膠中DNA條帶智能識別方法流程圖。【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0016]請參照圖1所示，圖1為本發明實施例提供的凝膠中DNA條帶智能識別系統框圖。
[0017]本實施例中DNA條帶智能識別系統包括凝膠成像儀101和計算機102。
[0018]所述凝膠成像儀101通過數據線103連接計算機102，用于通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機102。
[0019]所述計算機102用于根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀101輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別，其中，計算機102中預存有使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小數據。
[0020]如圖2所示，圖2為本發明實施例提供的凝膠中DNA條帶智能識別方法流程圖。
[0021]本實施例中凝膠中DNA條帶智能識別方法具體包括如下步驟:
[0022]步驟S201、使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小，并將該數據存入計算機數據庫。
[0023]步驟S202、凝膠成像儀通過攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機。
[0024]步驟S203、計算機根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別。
[0025]為更好的理解上述實施例，下面對凝膠中DNA條帶相關知識進行簡要說明。
[0026]一、線性DNA分子的遷移率與其分子量的對數值成反比。
[0027]理論上，當已知某DNA分子的大小，分子構型(環形，線性或超螺旋)，電場強度，電泳時間和凝膠濃度等條件，可以預測點用后DNA在凝膠上的位置。反之，如果知道電泳后DNA的位置，則可以推斷出DNA的大小。
[0028]二、影響凝膠遷移速度的因素。DNA為堿性物質，在電泳(緩沖液pH=8)時帶負電荷，在一定電場力作用下向正極泳動。而DNA鏈上的負電荷伴隨著DNA分子量的增加而增力口，荷質比是一常數，故電泳中DNA的分離類似分子篩效應。電泳中影響DNA分子泳動的因素很多，主要分兩方面:DNA分子特性和電泳條件。
[0029](I)、DNA分子大小。DNA分子越大在膠中的摩擦阻力就越大，泳動也越慢，遷移速率與線狀DNA分子質量的對數值成反比。
[0030](2)、DNA分子構型。對于質粒DNA分子即使具有相同分子質量，因構型不同也會造成電泳時受到的阻力不同，最終造成泳動速率的不同。常規電泳中質粒DNA分子的3種構型泳動速率:超螺旋最快、線狀分子次之，開環分子最慢。
[0031](3)、不同的膠濃度。對于同種DNA分子膠濃度越高，電泳速率越慢。不同膠濃度對于DNA片段呈線性關系有所區別，濃度較稀的膠線性范圍較寬，而濃的膠對小分子DNA片段呈現較好的線性關系。所以常規實驗中對于小片段DNA分子的分離采用高濃度的膠分離(有時甚至用2%的凝膠)，而對于分離大片段則用低濃度的凝膠。
[0032](4)、電場強度。電泳時為了盡快得到實驗結果，所用的電場強度約為5V/cm，這樣的場強下雖能得到結果，但分辨率不高。在精確測定DNA分子大小時，應降低電壓至IV/cm。電場強度偏高時電泳分離的線性范圍會變窄，電壓過高時也會由于電泳中產生的大量熱量導致DNA片段的降解。實驗中要根據需要選擇合適電壓，如對于DNA大片段的分離可適當選擇較低電壓進行(在Southern雜交中的DNA電泳),避免托尾現象的產生；而對于小分子DNA，由于其在凝膠中的快速擴散會導致條帶模糊，可選用相對較高的電泳以縮短電泳時間。
[0033](5)溴化乙錠簡稱EB。電泳中的染色劑，具有扁平結構，能嵌入到DNA堿基對間，對線狀分子與開環分子影響較小而對超螺旋態的分子影響較大。當DNA分子中嵌入的EB分子逐漸增多時，原來為負超螺旋狀態的分子開始向共價閉合環狀轉變，電泳遷移速度由快變慢；當嵌入的EB分子進一步增加時，DNA分子由共價閉合環狀向正超螺旋狀態轉變，這時電泳遷移速率又由慢變快。這個臨界點的游離EB質量濃度為0.lg/ml-0.5g/ml,即電泳時所加的濃度。因此一般電泳可以忽略此因素，而對于特殊電泳，消除此因素影響可采用電泳后染色。
[0034](6)電泳緩沖液。目前有3種緩沖液適用于天然雙鏈DNA的電泳:TAE、TBE和TPE。一般常用的DNA電泳選用TAE較多，其電泳時間較快，而且成本比較低，但是其緩沖容量較低，需經常更換電泳液。
[0035]本發明由計算機輔助識別凝膠中DNA條帶的大小和組成的模式，便于快速分析多條帶DNA凝膠電泳結果。
[0036]注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【權利要求】
1.一種凝膠中DNA條帶智能識別系統，其特征在于，包括凝膠成像儀和計算機； 所述凝膠成像儀通過數據線連接計算機，用于通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機； 所述計算機用于根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別，其中，計算機中預存有使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小數據。
2.一種凝膠中DNA條帶智能識別方法，其特征在于，包括如下步驟: A、使用一維熒光強度掃描技術確定多條帶的DNA大小，并將該數據存入計算機數據庫； B、凝膠成像儀通過其攝像頭采集實驗中的凝膠圖像，輸出給計算機； C、計算機根據輸入的包括實驗中凝膠的成分、濃度、電泳時間在內的相關參數，預測出反應凝膠中DNA條帶的大小和組成的圖像即預測圖譜，并對凝膠成像儀輸出的凝膠圖像進行分析，獲得DNA電泳結果圖像即實際圖譜，用預測圖譜與實際圖譜進行比對，完成凝膠中DNA條帶的識別。
【文檔編號】G01N21/84GK103529038SQ201310486440
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2013年10月16日
【發明者】池靜, 盧志強 申請人:無錫優創生物科技有限公司