高效低成本 SNP 分型:详解 KASP 原理、应用及试剂解决方案

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2026-08-26

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SNP(单核苷酸多态性)是基因组中最丰富的一类遗传变异,也是分子育种、种质资源鉴定、畜禽遗传改良和人类疾病研究等的核心靶标。然而,面对成百上千份样本、数十上百个位点,传统的凝胶电泳分型方法通量低、耗时长、人为误差大;TaqMan探针法虽准确,但探针合成成本居高不下,让不少课题组和育种企业望而却步。

在众多SNP分型技术中,KASP(Kompetitive Allele-Specific PCR,竞争性等位基因特异性PCR)凭借其高准确度、低检测成本(仅为TaqMan探针法的40%~60%)、高通量的特点,已成为国内外应用最为广泛的SNP分型技术之一。

01
什么是KASP?

KASP是一种基于荧光信号的均相(homogeneous)、终点法(end-point)基因分型技术,其理论基础是等位基因特异性PCR(Allele-Specific PCR, AS-PCR)与荧光共振能量转移(FRET)信号系统的巧妙结合。由英国KBioscience公司首创,后被LGC收购并全球推广。

KASP法在整个过程中采用降落PCR的程序,从而保证探针和引物按照预期进行结合,当退火温度高时,引物因为Tm值高,会先与模板进行特异性的结合,然后在Taq酶作用下进行扩增,使得探针扩增的原始模板得到富集,随着退火温度降低,探针开始结合模板,然后产生荧光信号,最终在低于40度情况下通过读取终点的荧光信号来进行SNP分型,保证了该方法很高的分型准确性。其次,与传统TaqMan探针法中每个SNP位点需要合成特异性荧光探针不同,该方法针对上游引物标签序列合成通用探针,可以与各种不同的基因特异引物配合使用,而不需要针对每个特定的位点进行探针合成,这极大降低了实验的试剂成本。此外,KASP在实验操作上满足低、中、高通量基因分型的要求,相比于其他技术,具有一定的灵活性,更容易实现高通量和自动化检测。

02
KASP技术原理

KASP的原理可以用"三步走"来理解,简单却精妙:

第一步:引物探针设计。首先,针对SNP的等位基因设计两条对应的上游引物,引物3’末端分别位于各自的SNP位点上,同时引物5’端各自带有一段独特的标签序列,而下游引物则是一条常规设计共用的引物。引物一共是三条,两条带有标签序列的分型上游及一条通用下游。其次,设计两条与上游引物标签序列一致的荧光探针,探针的5’端分别标记不同的荧光基团,同时对应于荧光探针设计各自互补配对的淬灭探针,并在淬灭探针的3’端标记淬灭基团,探针一共是四条,两条荧光探针和两条淬灭探针。

第二步:普通PCR扩增。在第1轮PCR扩增中,等位基因特异引物(3'末端能配对的)就可识别特定等位基因模板,完成等位基因识别,反向通用引物也会结合并完成整个PCR过程,在此阶段,荧光探针仍与其互补的淬灭探针结合,不会产生荧光信号。从第2轮PCR扩增开始,产物中出现含有通用标签序列(tag sequence)的模板,这步之后即可把通用标签序列引入与SNP对应的PCR产物中。随后荧光探针与tag互补的DNA链结合而添加到PCR产物中,因此不再与其互补的淬灭探针结合,从而产生荧光信号而被检测到。

第三步:荧光检测和分析。利用荧光信号检测仪或荧光定量PCR仪(配有相应荧光探针的检测通道)进行信号读取,并用软件采集信号判别等位基因类型(如果进行聚类分析,要用到KlusterCaller或SNPviewer软件)。

1.引物探针设计

① 三条引物,两条带有标签序列的分型上游引物及一条通用下游引物   

② 四条探针,FAM/HEX标记序列与含淬灭剂序列互补配对

图4 KASP法检测原理

03
KASP技术的应用方向

▍ 农业分子育种(Molecular Breeding)

KASP技术在农业领域应用最为广泛。在作物(小麦、水稻、玉米、大豆、蔬菜等)和家畜(猪、牛、鸡等)的分子标记辅助选择(Marker-Assisted Selection, MAS)育种中,KASP可对与目标性状(抗病性、抗逆性、产量、品质等)紧密连锁的SNP标记进行高通量分型,实现苗期的早代筛选。相较于传统基于表型的田间筛选,MAS结合KASP技术可将育种周期缩短30%~50%,大幅降低田间试验面积和人力成本。此外,KASP还广泛用于品种纯度鉴定、种质资源遗传背景分析和杂交种亲本真实性验证。对于多倍体和复杂基因组作物(如小麦为异源六倍体),KASP表现出优异的位点转化率和分型清晰度。

▍ 种质资源鉴定与指纹图谱构建

用一组高多态性KASP标记即可对数百份种质进行遗传多样性分析和DNA指纹图谱构建,助力品种权保护、种子纯度和真实性鉴定。小麦、水稻、玉米、辣椒、甜瓜等多种作物均已建成KASP标记库。

▍ 遗传图谱构建与QTL定位

KASP标记密度高、分型准确,是构建高密度遗传连锁图谱和精细定位QTL的理想工具,适合F₂、RIL、DH等各类遗传群体。

▍ 医学遗传学研究

在医学领域,KASP用于疾病相关SNP位点的关联分析、药物基因组学(pharmacogenomics)研究和遗传病风险评估。例如,通过检测特定药物代谢酶基因(如CYP450家族)的SNP位点,可实现个体化用药指导。在肿瘤研究领域,KASP可用于体细胞突变的快速筛查和验证。此外,KASP在新生儿遗传代谢病筛查、人群遗传多样性研究以及法医学个体识别中也有重要应用。

▍ 转基因事件检测与食品安全

KASP技术可用于食品的品种鉴定和掺假检测,如鉴别特定品种的大米、橄榄油产地溯源、肉类品种鉴定等,可快速、准确地检测转基因品系特异性位点,适用于农业监管和食品真伪鉴别。

04
翌圣生物KASP预混液
Hieff Unicon® Specific Master Mix for KASP(Cat#16976ES)

使用翌圣KASP试剂16976和市面上同类产品,搭配多组引物,同时检测100copies/μL野生型模板(WT模板)、100copies/μL突变型模板(Mut模板)和混合型模板,结果显示两者扩增曲线峰形、Ct值、分型能力无显著差异。

ADRB1引物

WT模板

Mut模板

WT+Mut模板

WNK1引物

WT模板

Mut模板

WT+Mut模板

AGT引物

WT模板

Mut模板

WT+Mut模板

05
SNP分型原料分享

翌圣生物作为上游原材料供应企业,在分子酶领域深耕多年,目前已开发了适配TaqMan探针法、ARMS-PCR法及KASP法的分型检测通用原料,适用于分子育种、疾病诊断等多个领域,欢迎选购!

产品名称 货号 备注
Hieff Unicon® Specific Master Mix for KASP 16976ES KASP法
2×Hieff Unicon® TaqMan SNP Genotyping Master Mix 13152ES TaqMan探针法
2×Hieff® Blood Direct TaqMan qPCR Master Mix(Low ROX) 13095ES TaqMan探针法
2×Hieff Unicon® Multiplex ARMS qPCR Mix 13755ES ARMS-PCR法
2×Hieff Unicon® Multiplex ARMS qPCR Kit 13229ES ARMS-PCR法
Hieff UNICON® HotStart Super Specific Taq DNA Polymerase 14318ES 单酶
10×Taq PCR Buffer(with MgCl2) 11373ES 通用Buffer
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