植物基因组 DNA 提取及其检测
4365 人阅读发布时间:2024-02-21 11:40
一、背景知识
在分析和研究 DNA 时,提取和纯化 DNA 是第一步操作,也是实验的基础。对于植物来说,DNA 主要存在于细胞核内,核内 DNA 占整个细胞 DNA 量的 90% 以上;核外的 DNA 主要有线粒体 DNA 和叶绿体 DNA。所有植物基因组 DNA 的获得都包括两个步骤:一是裂解细胞和溶解 DNA;二是通过一种或多种酶学或化学的方法除去蛋白质、RNA 和其他大分子杂质。
不同植物、同种生物的不同种类、同一种类的不同组织器官因其细胞结构和所含成分不同,基因组 DNA 提取方法既有共同的操作方法,也有特殊的处理步骤。在提取某些特殊组织器官 DNA 时,需要参考前人经验采用相应的改良提取方法,从而获得高质量的可用 DNA 大分子。如从富含多酚和多糖的组织中提取 DNA,应增加除去多酚和多糖的实验步骤,以免残留物抑制后续的酶切、PCR 等操作。
不同的实验目的对提取的 DNA 质量要求也不相同。构建基因组文库、基因分型、RFLP(限制性片段长度多态性)和 Southern 杂交等实验对初始 DNA 长度要求较大,而普通 PCR 反应则要求较低。植物基因组 DNA 在提取过程中会发生机械断裂,产生不同大小的片段,因此,应该尽量减少酚/氯仿抽提次数、混匀过程要轻缓,以保证得到较为完整的基因组 DNA。
目前,CTAB 法是植物基因组 DNA 提取的常用方法之一,是由 Murray 和 Thompson(1980)修改而成的简便方法。后续一些研究者对该法进行了改进和发展。
二、实验原理
CTAB(十六烷基三乙基溴化铵)是一种去污剂,可溶解细胞膜,它能与核酸形成复合物,在高盐溶液中(0.7 mol/L NaCl)是可溶的,当溶液盐浓度降低到一定程度(0.3 mol/L NaCl)时从溶液中沉淀,通过离心就可将 CTAB–核酸的复合物与蛋白、多糖类物质分开。最后通过乙醇或异丙醇沉淀 DNA,而 CTAB 溶于乙醇或异丙醇而除去。
在 CTAB 提取缓冲液中,Tris–HCl(pH 8.0)提供一个缓冲环境,防止核酸被破坏;EDTA 螯合 Mg2+或 Mn2+,抑制 DNase 活性;NaCl 提供一个高盐环境,使 CTAB–核酸复合物充分溶解,存在于液相中;CTAB 溶解细胞膜,并结合核酸,使核酸便于分离;β–巯基乙醇是抗氧化剂,有效地防止酚氧化成醌,避免褐变,使酚容易去除。
三、实验目的
1. 掌握核酸提取的原理和方法。
2. 认识核酸的基本性质以及操作核酸的基本步骤。
3. 掌握水平凝胶电泳的原理及注意事项。
4. 后续实验准备样品。
四、实验材料
小麦、玉米和水稻等植物的幼嫩叶片。可提前 4~7 d 在培养皿或育苗盘中播种、育苗,实验前剪取新鲜叶片。
五、试剂与仪器
液氮、CTAB 提取缓冲液、氯仿/异戊醇(24∶1)、异丙醇、70% 乙醇、TE 缓冲液、灭菌 ddH2O、琼脂糖、6 ×上样缓冲液、50 × TAE 电泳缓冲液、溴化乙啶 EB。
研钵、剪刀、微量移液器、灭菌 1.5 mL 离心管、灭菌枪头、锥形瓶、量筒。
台式离心机、水浴锅、电子天平、微波炉、电泳槽、电泳仪、紫外成像仪。
六、实验步骤及其解析
(一)植物基因组 DNA 提取
1.将 1 g 左右新鲜叶片剪成 1~2 cm 片段,搁置于研钵中,加入约 50 mL 的液氮,轻轻捣碎叶片,待液氮将要挥发完时,迅速研磨成白绿色粉末,置入 1.5 mL 离心管中。
不同植物、不同组织、不同年龄的材料提取 DNA 产率不同,植物幼嫩组织产率高。
尽量采用新鲜材料。若是–80℃ 冰箱保存的样品,研磨前应避免样品化冻变软。
100 mg 新鲜植物幼嫩组织可获得 5~15 μg DNA。适量分装样品粉末到离心管。
研磨得越细越好,以便很好地解离细胞、破碎细胞壁,并提高 DNA 产率。
液氮尽量一次加足。若需第二次加液氮,不要让飞浮起的粉末污染了液氮勺。
快速分装。加 CTAB 提取缓冲液前,粉末不能化冻变成绿色泥状物。将粉末从研钵转移到离心管前,可将勺和离心管在液氮预先冷冻一下。
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