TA的每日心情 | 怒 2020-6-29 17:24 |
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发表于 2011-12-13 16:23:23
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3 植物总DNA 的提取
1976 年,Millgan 用Blin 和Stafford 描述的方法分离了植物DNA,然而这些DNA 是不能用于克隆的。在发明了去除植物DNA 上污染物的方法之后,人们可用分离动物组织DNA 的方法分离植物DNA。去除植物带电高分子污染物的方法有核分离(Bickle 等1977)。CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)分离(Murray,Thompson 1980)和盐酸/十二烷基肌氨酸钠分离(Sung,Slightom 1981)等。在这些方法中,CTAB 方法因简便、快速而使用最广泛。收集和保存植物组织的方法对于 DNA 的产量和质量也有很大影响。虽然已能成功地从植物标本和化石中分离出 DNA(Doyle,Dickson 1987),但采用新鲜材料能产生最好的结果,特别是对于产生大量单宁、酚或其他次级代谢产物的种。如材料不能马上进行提取,应保存在冷而湿的地方,例如在冰盒中。如有必要可以冷冻保存。如果没有条件,最好在无水CaSO4瓶中快速干燥(Liston 等 1990)。DNA 的提取应尽快进行,以防其降解(Pyle,Adams1989)。
提取DNA 的过程中有许多因素能导致DNA 降解。首先是物理因素。因为DNA 分子量较大,机械张力或高温很容易使DNA 分子发生断裂。因此,在实际操作过程中应尽可能轻缓,尽量避免过多的溶液转移及剧烈的振荡等,以减少机械张力对DNA 的损伤,同时也应避免过高的温度。其次,细胞内源DNA 酶及细胞破裂释放的次级产物也会导致DNA 降解。所以在提取DNA 的实验中,设计了许多可供选择的分离缓冲液,以适应不同的植物材料。分离缓冲液的pH 值有时需要进行改进,pH 应避免接近降解酶的最适点。大多数降解酶和脂肪氧合酶pH 值的最适点在 5.0~6.0 之间,而DNA 酶pH 值最适点在 7.0 左右(Dunham,Bryant 1963)。由于在过酸的条件下,DNA 脱嘌呤会导致DNA 的不稳定,极易在碱基脱落的地方发生断裂,所以大多植物DNA 提取缓冲液的pH 值为8.0,有的甚至为9.0。缓冲液中包含了大量的复合物,如 EDTA(乙二胺四乙酸)、SDS(十二烷基硫酸钠)、牛血清白蛋白(BSA)、β-巯基乙醇、谷胱甘肽、二硫苏糖醇(DTT)、抗坏血酸(Vc)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二乙基焦碳酸盐(DEPC)、溴化乙锭(EB)等(Hallick等1977)。但由于上述物质有些是抑制内切酶和非特异性核酸酶的,所以在其后的步骤中要将其除去。分离DNA 与蛋白质一般采用苯酚-氯仿抽取的方法。苯酚、氯仿对蛋白质均有极强的变性作用,而对DNA 无影响。下面的方法描述DNA 与污染物多糖的分离,也可用阴离子交换层析仪来进行。下面列出了3 种常见的分离植物总DNA 的方法。3 种方法溶解细胞膜和分离蛋白质的方法不同,各有其优、缺点。
3.1 CTAB 缓冲液方法
这是最广泛地用来分离植物DNA 的方法,对大多数植物种都适用,特别是当样本数量很小时。此法运用阳离子去污剂CTAB 溶解植物细胞膜,并与DNA 形成一复合物。其优点是不需要准备大量的植物组织,而且适合像叶、根、种子、胚、胚乳、花粉和悬浮培养的组织等多种类型的组织(Rogers,Bendch 1985)。另外,此法对样品数量的要求也不高,从小到毫克数量的标本(木乃伊、化石)到许多克的新鲜材料均可使用(Golenberg 等 1990;Rogers Bendch 1985)。
3.1.1 CTAB 的实验方法
1.材料
(1)2 倍CTAB 缓冲液:
100 mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0
1.4mol/dm3NaCI
20 mmol/dm3EDTA
2% CTAB(W/V)
1% PVP-360(W/V)
0.2%ß-巯基乙醇(体积比,用前在通风橱中加)
(2)清洗缓冲液:
76%乙醇
10 mmol/dm3乙酸铵
(3)悬浮缓冲液:
10 mmol/dm3乙酸铵
0.25 mmol/dm3EDTA,pH 值 8.
2.步骤
(1)加热分离缓冲液、研钵、研杵到60℃。
(2)在热研钵中放人0.5~1.5g 新鲜或冰冻的叶子,用7.5ml 2 倍CTAB 分离缓冲液研磨(可加些石英砂帮助研磨)。对冻干的组织用1 倍CTAB 缓冲液研磨。把研碎的组织倒入50ml 管中,再用0.5ml 2 倍CTAB 缓冲液冲洗研钵,将冲洗液加到管中。
(3)将试管在60℃下放置30~60 分钟,然后轻轻振荡,使之充分混合后降至室温。
(4)在试管中加入10ml 氯仿-异戊醇(24:1)萃取液(如颜色深可再进行一次),轻轻摇晃使其混合,在室温下1500r/min 离心5 分钟,使其分相。
(5)将上层的水相倒入-15ml 管中,加2/3 体积的冷异丙醇,轻轻混合以沉淀核酸。如果看不到核酸沉淀,可在-20℃下放置20 分钟或更长时间。
(6)室温下 800r/min 离心 3~5 分钟,如果看不到小团或沉淀,可在-20℃下放置 20分钟再离心。
(7)小心地倒掉上清液,不要倒掉核酸,这时的核酸一般松散地贴在管的底部,加 15ml清洗缓冲液,轻轻地旋转清洗沉淀物,15~20 分钟后核酸将变得更白。
(8)室温下800r/min 离心5 分钟(如不充分,则加大离心速度或延长离心时间),倒掉清洗缓冲液,将管倒扣在纸巾上,让沉淀物干燥,小心不要让DNA 滑掉。
(9)按沉淀物的大小用少量悬浮缓冲液(10~100 μl)悬浮DNA。
(l0)用100μg/ml RNAase 在 37℃下温育 30~60 分钟。
(11)如果组织包含单宁或其他次级产物,可以对 DNA 作进一步纯化(可用氯仿、苯酚纯化)。一些材料可能需要用氯铯(CsCl)梯度纯化。上述方法也可以进行改进,像巯基乙醇的浓度可以提高至 25mmol/dm3,也可加入 l%的抗坏血酸、DTT 等,CTAB 也可用 SDS 取代(Golenberg 等1990),也可用 TE(10mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0,lmmol/dm3EDTA)作悬浮缓冲液。
3.1.2 CTAB 沉淀法
1.材料
2 倍CTAB 分离缓冲液;沉淀缓冲液:
100 mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0;20 mmol/dm3EDTA;2%CTAB(w/V)。
2.步骤
(1)与7.3.1.1 中前4 个步骤同。
(2)吸取上层水相,将其例入一个15ml 管中。
(3)加 3 倍体积的沉淀缓冲液,使NaCI 的浓度减少到 0.35mol/dm3,室温下放置 30分钟。
(4)室温下 2 000r/min 离心 5 分钟,以沉淀 DNA。
(5)根据沉淀物的大小,用少量的悬浮缓冲液(10~100μl)悬浮DNA。
(6)虽然氯仿或苯酚提取DNA 是有效的,但是对那些包含单宁或其他次级产物的组织,可以在氯化铯梯度上进一步纯化。
3.2 蛋白质沉淀方法
这个方法可以产生高质量的DNA,但产量也是最低的。一般在沉淀核酸之前用乙酸钾沉淀蛋白质和多糖(Dellaporta 等1983;Galau 等1988;Hughes,Galau 1988)。此方法不需要有机提取,而且快速,所以对大量样品比较合适。
1.材料
提取缓冲液:100mmol/dm3 Tris-HCI,pH 值8.0;50mmol/dm3EDTA,pH 值8.0;500mmol/dm3 NaCl;2%SDS(w/v);l%PVP-360(w/v);0.1%β-巯基乙醇(体积比),用之前在通风橱中加。
2.步骤
(1)用液氮在研钵中研磨1.0g 新鲜叶子,可以加一些石英砂帮助研磨。将研磨完毕的粉末贮存在-80℃冰箱中,在加提取液之前,不要让植物材料融化。
(2)在冰冻的组织中加 6ml 提取缓冲液,转到一个15ml 的离心管中,充分振荡大约30 秒钟,使之混合均匀,然后在65℃下放置20 分钟。
(3)往管中加入2ml 5mol/dm3乙酸钾(pH 值6.5),充分摇匀,在冰水中放置5 分钟。随着不溶的十二烷基硫酸钾的沉淀,大部分蛋白质和多糖作为复合物被除去了。
(4)在 4℃下 2 000r/min 离心 20 分钟。
(5)吸出上清液,将其倒入一个干净的 15ml 的离心管中,不要带入颗粒物质,然后加 4ml 异丙醇轻轻混合,在-20℃下放置。
(6)在4℃下 2 000r/min 离心 15 秒钟,DNA 沉淀后,轻轻地倒掉上清液,在纸巾上倒扣10 分钟或更长时间,以干燥沉淀物。
(7)将沉淀物放在 100TE 中溶解,然后将溶液倒入一个1.sml 离心管中,离心 5分钟,移去不溶的沉淀。
(8)将管中上清液倒入另一个 1.5ml 离心管中,加 75μl 3mol/dm3 NaAc(pH 值 7.6)和500μl 冷异丙醇,充分混合,在-20℃下放置1~2 小时,拿出后再在室温下放10 秒钟,使管中DNA 沉淀。
(9)用 500μl 80%乙醇洗沉淀物 10 分钟,离心 1 分钟,干燥沉淀物 10 分钟。
(10)根据DNA 沉淀物的大小,用少量的 TE(10~100μl)溶解DNA。
3.3 氯化铯方法
这个方法的原理是根据在氯化铯(CsCl)中的不同密度梯度来分离细胞成分。此方法可以产生大量高纯度的DNA,但费时,而且需昂贵的仪器设备,对需要复杂的有机提取或沉淀的材料比较适合(Carr,Griffith 1987;Weeks 等 1986)。在一些情况下,它可能是在含大量次级产物的植物中提取高质量DNA 的唯一方法。DNA 可以在一个平衡的CsCl 梯度中通过与以下几个染料中的一个结合而被纯化, 这几个染料为溴化乙锭( Ethidium bromide)、Bisbenzimicle、碘化丙锭(propidium iodide)、Bisbenzimide,它们不同的
3.4 PCR 小量制备法
此方法的优点是一次可以提纯很多样品,比较快速,而且小于10mg(50mm)的新鲜叶子材料就可以产生足够的DNA,产生的DNA 对杂交实验是可用的(Millgan 1992)。这个方法存在的问题是DNA 沉淀物可能不够紧密,或不一定能形成一紧密的DNA 沉淀。
1. 材料
分离缓冲液:200 mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0;250 mmol/dm3NaCI;25 mmol/dm3EDTA;0.5 % SDS。
2.步骤
(1)用1.5ml 离心管研磨小的组织样品。可取管口大小的新鲜叶子(<10mg),冻在液氮中的叶子也可用。
(2)在研碎的样品中加 400μl 的分离缓冲液,用适合的速度涡旋 10 秒钟,以分散开样品。
(3)在室温下将1.5ml 离心管中样品离心 12~15 分钟,沉淀细胞内物质。
(4)搜集300μl 的上清液,弃去沉淀。
(5)在上清液中加300μl 预冷异丙醇,倒转样品1~3 次,使之充分混合,在室温下至少放置5 分钟。
(6)将微离心管中的样品在室温下离心20 分钟,以搜集沉淀的DNA。
(7)弃去上清液,用300μl 80%的乙醇室温下沉淀 10 分钟。
(8)室温下离心样品12 分钟,弃去上清液。
(9)用300μl 80%的乙醇再洗后,室温下离心 5 分钟,弃去上清液。
(10)室温下干燥样品1 小时或将样品放过夜。
(11)用 100μl TE 悬浮样品。
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