Phương pháp này được E. M. Southern mô tả đầu tiên tại đại học Edingburgh vào năm 1975, dùng để phát hiện các phân tử DNA quan tâm trên màng lai nitrocellulose
Nguyên lý của Southern blot là lai axit nucleic theo nguyên tắc bổ sung và sử dụng màng lai nitrocellulose có khả năng tiếp nhận DNA.
Sự ra đời của phương pháp điện di trên gel vào đầu thập niên 1970 đã cho phép các đoạn DNA được cắt bởi enzyme giới hạn có thể được phân tách dựa trên kích thước của chúng. Sau đó, người ta tìm cách chuyển các đoạn DNA phân tách từ gel lên màng lai nitrocellulose. Phương pháp này được E. M. Southern mô tả tại đại học Edingburgh vào năm 1975. Nó đơn giản và hiệu quả. Mặc dù cho đến nay đã được cải tiến nhưng phương pháp này vẫn đang được sử dụng ở nhiều phòng thí nghiệm sinh học phân tử trên thế giới với thay đổi không đáng kể.
Phương pháp Southern blot được thiết kế để xác định sự có mặt, kích thước, số lượng bản sao, tính đồng dạng của một phân tử DNA trong hỗn hợp. Ví dụ, Southern blot có thể được sử dụng để phát hiện một gen quan tâm trong cả hệ gen nguyên vẹn.
Quy trình Southern blot bao gồm các bước cơ bản sau: - Cắt DNA bằng enzyme giới hạn thích hợp.
- Làm biến tính DNA (thông thường khi nó còn ở trên gel). Ví dụ: có thể nhúng DNA vào trong dung dịch NaOH 0.5M. DNA sợi kép sẽ được tách thành DNA sợi đơn.
- Các DNA sợi đơn được chuyển lên màng lai. Thông thường màng lai được sử dụng là màng nitrocellulose. Người ta cũng có thể sử dụng màng nylon. Màng nitrocellulose điển hình có khả năng tiếp nhận 100µg DNA/cm2, trong khi màng nylon có khả năng tiếp nhận 500µg DNA/cm2. Mặt khác màng nylon có khả năng giữ DNA chắc hơn và ít đứt gãy hơn.
- Cố định phân tử lai DNA trên màng với mẫu dò (probe) có đánh dấu. Quá trình này dựa trên nguyên tắc bổ sung. Người ta thường sử dụng P32, biotin/streptavidin hoặc một mẫu dò phát quang sinh học.
- Định vị các phân tử lai DNA - mẫu dò. Nếu sử dụng mẫu dò đánh dấu phóng xạ thì dùng phương pháp phóng xạ tự ghi (autoradiograph) để xác định. Nếu sử dụng biotin/streptavidin thì dùng phương pháp so màu. Nếu sử dụng mẫu dò phát quang sinh học thì phát hiện bằng sự phát quang.
Các ứng dụng quan trọng của Sourthern blot: - Lập bản đồ giới hạn của một gen.
- Phát hiện sự đa dạng trình tự của cùng một gen ở các chủng hay các cá thể khác nhau qua sự so sánh bản đồ giới hạn.
- Phát hiện các đột biến mất đoạn, đột biến điểm hay tái tổ hợp trên một gen vì chúng làm thay đổi bản đồ giới hạn.