在分子生物学、医学与临床诊断以及基因组检测工程等研究领域,如何正确地、迅速有效地完成分子基因的检测,成为了分子生物学、光电子技术和科学仪器等交叉学科的重要课题。凝胶分子电泳技术将DNA和RNA等遗传分子按照其分子量的大小进行分离检测,是分子基因检测过程中不可缺少的重要环节。长期以来该技术被广泛应用于PCR产物分离、基因组测序、多态性分析与突变检测、限制性片段分析等。在人类基因组测序中,分离大片段DNA,有利于提高大规模测序效率。但是,无论是传统平板凝胶电泳技术,还是效率更高的直流毛细管分子电泳分离技术,至今都难以实现对大片段的DNA或RNA正确、迅速、有效地进行分离检测。为此,本研究(论文)创造性的利用光学、脉冲电场、凝胶分子电泳技术相融合,为解决大片段的DNA或RNA分离检测、提高检测系统的正确性和有效性,开展了大量的理论和技术调查、实验摸索、国际合作研究等。在此基础上,提出了利用直流、脉冲电场研究分子电泳过程和基因分离检测,并利用该技术总结出适合不同条件的―脉冲电场分子电泳技术与检测方法‖,解决了长期以来难以正确、迅速对大片段DNA和RNA分离检测的课题。围绕着直流、脉冲电场下分子电泳过程和分离检测,本研究首先对直流毛细管电泳下的小片段DNA(0.1-1.0kbp)在凝胶内的迁移机制进行了研究,从理论和实验两方面分析了直流电场下,分离电场、凝胶浓度、毛细管有效长度、样品进样等相关因素对DNA分离效率的影响。为实现小片段DNA的快速有效分离,论文创造性的提出了―可变电压毛细管电泳快速分离技术与方法‖。该方法实现了分子电泳高速分离检测小片段DNA分子。在论证可变电压毛细管电泳快速分离技术与方法的基础上,为了更有效地实现大片段DNA的快速有效分离,通过实验研究了方波脉冲毛细管电泳分离检测大片段DNA(0.1-10.0kbp)分子,分析了方波脉冲毛细管电泳的工作过程、特性以及与DNA分离机制相关的因素,结果发现方波脉冲毛细管电泳在改善大片段DNA分离效率的同时会降低小片段DNA的分辨效率。在此基础上论文首次创造性的提出了―反向脉冲分子毛细管电泳技术‖,论文通过大量实验,利用反向脉冲毛细管分子电泳成功分离出限制性内切酶EcoT14 I作用片段λ-DNA,并论证了该技术与方法可以同时实现各大小片段DNA分子的正确高效的电泳分离检测。在脉冲毛细管电泳分析DNA的基础上,首次完成了脉冲毛细管电泳分离大片段RNA(0.1-10.0knt)的工作,探讨了脉冲电场下不同凝胶浓度、调制深度及脉冲频率时DNA和RNA在电泳中迁移机理的异同性。在此基础上,首次提出了在线脉冲毛细管电泳分离RNA新技术,该技术可以实现大片段RNA在毛细管内变性与分离同时有效进行。论文同时研究了在线脉冲毛细管电泳时各个因素对RNA分离机制的影响,并且分析了脉冲环境下变性剂对RNA在凝胶中迁移机制的影响。