周麗娟,李桂萍,蔡士兵,巴青松
(1.淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,安徽 淮北 235000;2.安徽濉溪農(nóng)業(yè)科研試驗站,安徽 濉溪 235100 )
黑糯玉米含有豐富的天然黑色素,其黑色素具有很好的抗氧化、清除自由基、抗突變、抗腫瘤等生理功能,有很高的醫(yī)療保健價值.近年來,隨著人們生活水平和對健康要求的不斷提高,黑糯玉米備受消費者青睞[1-2].
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,與其相關(guān)的實驗技術(shù)在黑糯玉米優(yōu)良種質(zhì)篩選、遺傳多樣性的研究以及性狀改良等方面發(fā)揮越來越重要的作用,尤其對于黑糯玉米基因資源的挖掘與利用提供新的方法與手段[3-5].在利用PCR方法對黑糯玉米資源遺傳多樣性進行分析和其他分子生物學(xué)研究時,黑糯玉米基因組DNA的提取方法是決定后續(xù)實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵.目前,從玉米植物組織材料中提取DNA的方法通常有SDS法、CTAB法、改良CTAB法等多種不同的方法[6-8].對于黑糯玉米不同部位的組織材料,由于其中所含的次生代謝產(chǎn)物不同,DNA的提取方法也不盡相同.本研究分別以黑糯玉米幼苗、種子和盾片為材料,采用CTAB法、SDS法和堿煮法分別對3種實驗材料進行基因組DNA的提取及DNA質(zhì)量的檢測,以期通過比較分析獲得黑糯玉米理想的DNA提取方案,為進一步開展黑糯玉米的分子生物學(xué)研究提供理論依據(jù).
黑糯玉米自交系種子由淮北市濉溪農(nóng)科所提供.在光照培養(yǎng)箱發(fā)苗,取4葉期玉米幼苗的倒二葉用于葉片DNA提??;同時選取大小均勻的種子用于種子DNA提取;另外將種子的盾片用刀片分離下來用于DNA提取.
本研究用于黑糯玉米不同組織材料基因組DNA提取的方法有CTAB法[9]、SDS法[10]和堿煮法[11],每種方法對每一種材料重復(fù)提取2次以上.
1.2.1 不同組織材料的處理
取黑糯玉米幼葉0.1 g放入用液氮預(yù)冷的研缽中,倒入足量的液氮迅速研磨至粉末狀,轉(zhuǎn)入預(yù)冷的離心管中,-20 ℃保存?zhèn)溆?;取兩粒用蒸餾水浸泡12 h左右的黑糯玉米種子,剝?nèi)シN皮放入研缽中研磨至很細的粉末狀,后轉(zhuǎn)入離心管中保存?zhèn)溆茫?];取干種子的盾片20粒放入研缽中研磨至粉末狀后轉(zhuǎn)入離心管中保存?zhèn)溆茫?2].葉片、種子和盾片分別研磨8管,每種實驗方法所用組織材料的處理均相同.
1.2.2 DNA質(zhì)量檢測
(1)瓊脂糖凝膠電泳檢測
取5 μL DNA樣品和3 μL 6×loading buffer 混勻,上樣于0.8%瓊脂糖凝膠,100 V電泳約40 min,在凝膠成像儀上觀察和拍照.
(2)紫外分光光度計檢測
取24 μL DNA 樣品用TE 稀釋至2.4 mL 用TE 做空白對照.在紫外分光光度計上測定OD260和OD280的值,重復(fù)4次.
本研究所得數(shù)據(jù)均用spss20.0處理分析.
2.1.1 CTAB法
取4管裝有磨碎葉片離心管加入與樣品等體積65 ℃預(yù)熱的CTAB 提取液充分混勻后,放入65 ℃恒溫水浴鍋水浴50 min;取出離心管冷卻至室溫后加入等體積的氯仿:異戊醇(24:1),混合搖勻放在搖床上振蕩40 min;抽提完成后于高速冷凍離心機按照8 000 r/min,4 ℃離心15 min;轉(zhuǎn)移上清液至新的離心管,加入約2倍體積-20 ℃預(yù)冷的無水乙醇,輕搖后即析出白色絮狀DNA沉淀.
從樣品種子和盾片的離心管取出的上清夜在加入二倍體積預(yù)冷的無水乙醇后析出的不是白色絮狀沉淀,而是整管都呈渾濁狀態(tài),在-20 ℃沉淀30 min后全部沉到管底,但最終沒有抱團現(xiàn)象.
2.1.2 SDS法
用SDS法對3種不同材料提取DNA過程中DNA析出現(xiàn)象與CTAB法比較相似.從葉片提取的DNA呈白色絮狀沉淀,而從種子和盾片提取的DNA不容易抱團,呈松散狀.
2.1.3 堿煮法
取裝有種子和盾片的離心管,分別加入0.2 mol/L NaOH 后沸水浴15 min;待冷卻至室溫,加入0.5 mol/L Tris-HCL和TE8.0;后于高速冷凍離心機按照10 000 r/min,4 ℃離心15 min,轉(zhuǎn)移上清液至新的離心管,4 ℃保存用以后續(xù)檢測.
圖1 不同方法提取的葉片基因組DNA電泳圖
圖2 不同方法提取的種子和盾片DNA電泳圖
對于用黑糯玉米不同組織材料提取的DNA 進行瓊脂糖凝膠電泳檢測.結(jié)果表明,用種子和盾片提取的DNA質(zhì)量都比較差,電泳后只有微弱的主帶,有些甚至無主帶產(chǎn)生.而用葉片提取的基因組DNA質(zhì)量較好,帶型清晰,亮度均一,DAN片段大小一致,無明顯拖尾現(xiàn)象(見圖1、2).
對于用不同方法提取的DNA進行瓊脂糖凝膠電泳檢測.結(jié)果表明,用種子和盾片提取基因組DNA的方法中,堿煮法的效果最差,幾乎看不出條帶,CTAB法和SDS法效果也很不好,電泳檢測結(jié)果只有很微弱的主帶(圖2),說明要提取黑糯玉米基因組DNA,種子和盾片不是理想的提取材料.在用黑糯玉米苗期葉片提取基因組DNA 的兩種方法中,CTAB 法明顯好于SDS 法(圖1).用CTAB 法提取的DNA 電泳檢測結(jié)果無明顯拖尾現(xiàn)象,亮度均一,DNA片段大小一致,RNA的污染低,且加樣孔內(nèi)的亮度很低,說明蛋白質(zhì)和酚類的污染很低;而用SDS法提取的DNA電泳檢測結(jié)果有個別主帶有輕微的拖尾現(xiàn)象,且RNA的污染也比CTAB 法明顯,且加樣孔內(nèi)有明顯的亮度,說明DNA 樣品中有明顯的蛋白質(zhì)和酚類物質(zhì)的污染.
分別用CTAB 法、SDS 法和堿煮法提取的黑糯玉米種子和盾片的DNA 樣品經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測后,沒有提到或者僅僅提到微量的DNA,故不對以上兩種組織材料提取的DNA樣品進行紫外分光光度法檢測.只對用黑糯玉米幼嫩葉片提取的DNA進行紫外分光光度法檢測,結(jié)果見表1,將表1結(jié)果進一步處理得表2.
表1 CTAB法和SDS法提取黑糯玉米葉片基因組DNA的純度
表2 CTAB法和SDS法提取黑糯玉米基因組DNA的純度比較
從表1、表2可以看出,CTAB法提取的葉片DNA樣品的純度OD260/OD280在1.61~1.88之間,DNA樣品純度都較高,其均值為1.782 5,大于SDS法提取DNA的純度均值,且標準誤明顯比SDS的均值標準誤小,穩(wěn)定性較高.而 SDS 法提取的 DNA 樣品的純度 OD260/OD280 在 1.52~1.55 之間,有一管為 2.10,DNA樣品純度都較低,說明可能含有較多的酚類物質(zhì)或者蛋白質(zhì),有一管含有較多的RNA.由此可以看出CTAB法提取的黑糯玉米葉片基因組DNA樣品純度較高、穩(wěn)定性好,此方法優(yōu)于SDS法.
從本研究結(jié)果可以看到分別用3種不同方法進行黑糯玉米基因組DNA提取時,CTAB法提取的DNA質(zhì)量最好.曾桂萍[13]等對快速提取普通玉米DNA方法的研究中發(fā)現(xiàn)采用普通玉米的盾片提取的DNA的濃度和質(zhì)量明顯高于葉片DNA,本研究分別用黑糯玉米幼苗、種子和盾片3種不同材料提取黑糯玉米基因組DNA時,種子和盾片的提取效果均不如幼苗.推測原因是:與普通玉米相比,黑糯玉米種子(尤其是果種皮)中含有較多的花青素和多酚類物質(zhì),這些組分可能會影響DNA的提取效果;另外種子和盾片是成熟的組織材料,研磨不夠徹底導(dǎo)致后續(xù)提取過程中提取液較難溶解細胞膜,而健康的幼苗代謝產(chǎn)物少,細胞數(shù)量多,是比較理想的提取基因組DNA的組織材料.
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