動(dòng)物樣品的采集及處理方法
遺傳學(xué)數(shù)據(jù)在野生動(dòng)物和圈養(yǎng)動(dòng)物的保護(hù)和管理中變得日益重要。在本文中,我們總結(jié)了一些能簡便而有效地獲得樣品及數(shù)據(jù)的方法。
我們?cè)诓杉瘶悠分?,?duì)將要進(jìn)行的遺傳學(xué)分析有所了解。然而,采集者并非都是研究者,當(dāng)采集地與實(shí)驗(yàn)室有相當(dāng)距離時(shí),采集者常常要保存好樣品直到有合適的接受者或存放地,這就要求采集者應(yīng)具備一定的經(jīng)驗(yàn)。
首先,所有樣品均應(yīng)以個(gè)體序號(hào)進(jìn)行標(biāo)注,并且應(yīng)寫上種名、性別、采樣者姓名以及采集日期,越詳盡越好,以便同一個(gè)體的不同類數(shù)據(jù)可以相互引用,另外,地理來源的標(biāo)注也很重要,需要注明。對(duì)于野外捕獲的動(dòng)物,有條件者在地圖上標(biāo)明捕獲地及其經(jīng)緯度。對(duì)圈養(yǎng)動(dòng)物的每個(gè)野外捕獲種源都要有同樣的記錄和詳盡的譜系圖,因?yàn)樽V系圖可用于計(jì)算近交系數(shù)。
總之,背景資料越詳細(xì)越好,即使不能得到這里所列的全部信息,也要盡可能詳盡。
7.l.1 樣品的測(cè)量方法
在一定數(shù)量的分類群中采用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法可用于以下四個(gè)方面:
(1)分類學(xué)上:一套理想的測(cè)量方法應(yīng)能大致上重建機(jī)體每個(gè)主要硬件部分的形狀和大小。
(2)不對(duì)稱性分析:機(jī)體各部分的起伏不對(duì)稱,也許表明進(jìn)化過程在一定程度上正在變得不穩(wěn)定,這可能是環(huán)境壓力或近交的結(jié)果。測(cè)量不對(duì)稱時(shí)機(jī)體左右兩部分均應(yīng)考慮在內(nèi)。
(3)遺傳變異:在科級(jí)水平上,如果對(duì)同一年齡的個(gè)體采用同樣的測(cè)量方法,就有可能對(duì)所選特征中的遺傳成分變異進(jìn)行粗略的估計(jì)。雖然并非總是能做到這樣,但能使遺傳學(xué)家對(duì)所選特征(如生殖特征方面遺傳變異的任何丟失)進(jìn)行監(jiān)視。
(4)生理檢測(cè)或記錄:采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法得到的記錄,也許會(huì)有助于與用其他手段得到的數(shù)據(jù)起來分析。例如,如果有了精子形態(tài)的記錄,或是特殊寄生物的感染記錄,遺傳學(xué)家就能因此尋找在不同群體中這些因素與變異水平的相關(guān)性。
7.1.2 組織樣品的采集和保存
下面詳細(xì)給出針對(duì)不同研究目的的適當(dāng)方法。當(dāng)然,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都有各自習(xí)慣的組織處理方法,因此,本文僅給出快速保存的有關(guān)要求,但對(duì)每種組織的可用性都有所評(píng)述,以便在用途有沖突時(shí),能對(duì)潛在數(shù)據(jù)的可能應(yīng)用作出迅速判斷。
使用腫瘤、毛發(fā)及精子樣品,保存時(shí)應(yīng)特別注意。使用細(xì)胞培養(yǎng)樣品可減少對(duì)活體或新殺動(dòng)物的依賴,如果培養(yǎng)物來源于腫瘤組織細(xì)胞,則可大量減少對(duì)同種動(dòng)物組織的進(jìn)一步需求。組織材料必須在數(shù)小時(shí)內(nèi)送到有關(guān)實(shí)驗(yàn)室或用于其他的細(xì)胞培養(yǎng)。如果已經(jīng)知道DNA 序列的一小部分,就可利用PCR 技術(shù)從很少一部分組織中擴(kuò)增DNA,從而使極其的樣品(如一根毛發(fā)或單個(gè)精子)具有更高的利用價(jià)值和更大的可信度。
組織必須取自活體動(dòng)物或死后1~2 分鐘內(nèi)的動(dòng)物,并且要快速保存起來,除非出現(xiàn)下述情況:在野外條件或是匆忙安排的活體取樣,因此沒有時(shí)間同實(shí)驗(yàn)室。此時(shí)要有目的地?cái)U(kuò)大采集和儲(chǔ)存量。如果已經(jīng)詳細(xì)知道樣品的確切用途,則有時(shí)條件可以放寬。例如,對(duì)血液樣品來說,有些酶是不要求立即凍存的??焖賰龃鏁r(shí)樣品可放人液氮、干冰中或直接放入-70℃冰箱。凍存樣品可在—70℃液氮、冰箱、干冰或-20℃冰箱中保存和運(yùn)輸。樣品凍存及運(yùn)輸均以放入液氮中效果較好。非凍結(jié)冰箱是不能用的。
7.1.2.l 用于染色體研究的軟組織的處理
室溫下將全部或部分樣品浸入0.9%的生理鹽水中,在數(shù)分鐘內(nèi)將樣品送至實(shí)驗(yàn)室,zui遲也要在1~2 小時(shí)之內(nèi)送到。
研究染色體能看到有絲分裂和減數(shù)分裂,從而了解有關(guān)染色體倒位等現(xiàn)象。染色體倒位會(huì)影響到受精和遺傳重組,可能的同性個(gè)體應(yīng)從染色體方面進(jìn)行檢查,但對(duì)哺乳動(dòng)物來說,通常不需要研究同性別的染色體。
7.1.2.2 用于成纖維細(xì)胞培養(yǎng)的組織的處理
通常來源于幼體動(dòng)物的組織用于細(xì)胞培養(yǎng)較好。在一個(gè)個(gè)體中,癌組織和肺組織是的,但其他軟組織也可以用。
細(xì)胞培養(yǎng)常用的是新鮮組織,但捕殺幾天后的動(dòng)物組織仍能用來培養(yǎng)。總之,樣品越快到實(shí)驗(yàn)室,成功的可能性就越大。
如果取樣時(shí)需切開活體動(dòng)物的皮膚,則應(yīng)當(dāng)在無菌的條件下進(jìn)行。對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)來說,無
菌條件下進(jìn)行進(jìn)一步的處理也是很有必要的,而在野外這是難以做到的。因此,一個(gè)不透風(fēng)的封閉空間以及面具、手套是很有用的,至少操作人員應(yīng)離開工作臺(tái)面遠(yuǎn)一些。所有的臺(tái)面、試劑瓶、手套、儀器等使用前要用70%的酒精消毒。所用的試劑應(yīng)是新鮮的,如果對(duì)其無菌性有任何懷疑(如變渾濁或變顏色)就應(yīng)倒掉。
在無菌條件下將組織樣品放入0%的酒精中,搖動(dòng)1 分鐘后,將樣品轉(zhuǎn)人收集液中,在室溫下放置1~4 天。如需放置更長時(shí)間,則兩天后須將組織樣品轉(zhuǎn)到運(yùn)輸液中,就可再于室溫下存放幾天。轉(zhuǎn)移過程中無菌操作是很重要的,因?yàn)檫\(yùn)輸液中一般不使用防腐劑。
收集液和運(yùn)輸液一般由接受樣品的實(shí)驗(yàn)室提供。成纖維細(xì)胞培養(yǎng)可生產(chǎn)出更多的材料而不必再從動(dòng)物中取,達(dá)到事半功倍的效果。
7.1.2.3 用于染色體研究的血樣的采集
采血樣須無菌操作。采血用的注射器、小瓶等應(yīng)用肝素潤濕。有些用品買來時(shí)就已經(jīng)用肝素處理過。迅速將血樣送往實(shí)驗(yàn)室(在低溫條件下但不使其凍結(jié))。如果條件不允許,可在無菌條件下,每 0.lml 血樣加 5ml 的血樣處理液,然后在室溫下轉(zhuǎn)送到實(shí)驗(yàn)室(實(shí)驗(yàn)室會(huì)有另一種準(zhǔn)備好的處理液)。
7.1.2.4 用于酶及其他蛋白質(zhì)研究的軟組織的處理
將軟組織切成1cm 見方的小塊,包好并迅速凍存。如將組織塊浸泡在2%的苯甲醛中,在室溫下放置,某些酶的活性可保持幾個(gè)月(Nakanishi 等1969)。一些魚類蛋白質(zhì)可以用市場買來的材料進(jìn)行分析,但這里的目的是區(qū)分種,而不是為了獲得詳盡的遺傳數(shù)據(jù)。
7.1.2.5 用于酶和蛋白質(zhì)研究的血樣的采集
試驗(yàn)所用的注射器、試管等應(yīng)用肝素包被(是鋰鹽),或者是用低溫保存的肝素潤濕。如果可能的話,所有溶液配制等操作均應(yīng)在5℃條件下快速完成。對(duì)于較大體積的樣品(>5ml),將紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血漿分開。首先在1000r/min 離心10 分鐘,快速吸取血漿,迅速分裝凍存。然后吸出漂浮在紅細(xì)胞表面的一層白細(xì)胞帶,再用5~10 倍體積的PBS 將紅細(xì)胞洗兩次后離心,zui后將片狀沉淀物快速凍存。
白細(xì)胞層用ACK 溶解(0.15mol/dm3 氯化銨、0.01mol/dm3 碳酸氫鉀、0.lmol/dm3 Na2 EDTA),直到變成澄清的紅色(約 5 分鐘)。在 500r/min 離心 5 分鐘后,小心吸去 ACK 和紅細(xì)胞碎片,剩下的白細(xì)胞會(huì)重新懸浮于 ACK 中。2 分鐘后,細(xì)胞成團(tuán)沉淀,此時(shí)再用 PBS 洗。如果沉淀物仍為紅色,則將整個(gè)過程重復(fù)一次,而后將其凍存。白細(xì)胞(酶的來源)也可以通過將等分血樣鋪展于20%的Ficoll、4.5%Na2 EDTA中的方法,使其沉降(10~15 分鐘),再用巴氏吸管從界面吸取白細(xì)胞,于1000r/min 離心10 分鐘,而后凍存。用 Ficoll 分離的紅細(xì)胞很難再復(fù)原。
有些蛋白質(zhì)可以用其他方式保存的血樣進(jìn)行分析:①保存于5℃并在幾小時(shí)內(nèi)送到實(shí)驗(yàn)室的;②凍存的全血(未處理過);③全血或經(jīng)分離的血樣稀釋于3 倍體積的苯甲醛中,并保存于室溫下。蛋白質(zhì)電泳是用于研究種群內(nèi)遺傳多樣性或分類學(xué)差異的方法。同其他脊椎動(dòng)物相比,哺乳動(dòng)物血樣并非是很好的酶和蛋白質(zhì)的來源,有時(shí)取軟組織更好。
7.l.2.6 用于核DNA 研究的軟組織的保存
將組織切成1cm 見方的小塊,包起來凍存。或?qū)⑵浞湃霂妆扼w積的80%乙醇(分析
純)中,于4℃下存放。兩種方法中以前一種方法更好。
7.l.2.7 用于核DNA 研究的血樣的保存保存血樣可用占血樣體積0.01 倍的15% K2EDTA 作為抗凝劑,并且能夠加入0.05倍的蛋白酶K(0.1%,核酸級(jí),Boehringer Mannheim 冰凍保存,用新解凍的),充分混合后迅速凍存。血與EDTA 混合液可在室溫下放置幾天,但DNA 的質(zhì)量不會(huì)太好。
DNA 技術(shù)可以分析幾乎所有組織樣品基因組的任何一部分,從而能夠克服用蛋白質(zhì)研 究變異及分類學(xué)時(shí)出現(xiàn)的有關(guān)問題。
7.1.2.8 用于制備DNA 的毛發(fā)及精子樣品的保存
雖然以前從干燥或用福爾馬林固定的毛發(fā)及精子樣品中提取過DNA,但zui可靠的保存方法是凍存(Impraim 等 1987;Thomas 等 1990)。必須注意的一點(diǎn)是,盡可能地減少其他來源的DNA 對(duì)樣品的污染,特別是實(shí)驗(yàn)者的手,因?yàn)镻CR 反應(yīng)對(duì)微量DNA 是很敏感的。較好的做法是儀器經(jīng)烘烤(180℃過夜)或火焰消毒,其他所用的每一件東西(手套、試管、工作臺(tái)面)用一套新的、經(jīng)γ射線消毒處理的商業(yè)化產(chǎn)品。精子樣品也可以用來作常規(guī)的遺傳分析,如不需要人工控制交配就可進(jìn)行連鎖研究(Li 等1988)。當(dāng)然,精子樣品還可用于人工授精,這在圈養(yǎng)動(dòng)物的遺傳管理上是很重要的。
7.1.2.9 用于提取線粒體DNA 的軟組織及血樣的保存
將樣品在4℃下保存,并盡快送到實(shí)驗(yàn)室。血樣貯存于有葡萄糖檸檬酸包被的真空管中時(shí),可以凍存幾年(在液氮中),但解凍后只能在室溫下保存幾天時(shí)間。線粒體DNA 的分析對(duì)研究物種在地理分布上的變異及構(gòu)建譜系尤其有用。
7.1.2.10 用于提供RNA 的軟組織的保存
RNA 會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)被破壞,因此必須在動(dòng)物死亡或活檢后1~2 分鐘內(nèi)迅速將其切成1cm 的小塊,并放人液氮中凍存。
RNA 可用于 DNA 文庫的構(gòu)建,它能為遺傳學(xué)家提供探針,用于個(gè)體總DNA 中單個(gè)活性基因的分析。雖然來源于其他動(dòng)物的探針也能用,但用同種的探針效果。
7.2 動(dòng)物組織DNA 樣品的提取
目前提取高分子量的DNA 的方法已有很多,我們?cè)谶@一部分中除了介紹常規(guī)的DNA提取方法外,還將著重討論由微量樣品(如毛發(fā))和陳舊古老樣品提取DNA 的一些新方法。
7.2.l 提取動(dòng)物總DNA 的常規(guī)方法
從動(dòng)物組織中提取DNA 的常規(guī)步驟如下:
(1)取動(dòng)物組織100mg 左右于樣品管中,用干凈的剪刀將組織塊剪碎。
(2)在樣品管中加入如下試劑:
500μl STE 溶液
25 μl 蛋白酶 K(Proteinase K,10 mg/ml)
75μl 10% SDS
(3)混勻后置56℃下消化2 小時(shí)以上(隔一定時(shí)間混勻一次)。
(4)加人等體積的飽和酚溶液,輕輕顛倒混合5 分鐘以上(用于rDNA 和RAPD 分析的樣品需抽提24 小時(shí))。
(5)7 000r/min 離心5 分鐘。
(6)小心將上層清液移至另一干凈的離心管中,加入等體積的苯酚及氯仿,并重復(fù)步驟(4)和(5)的抽提過程。
(7)以等體積的氯仿(內(nèi)含1/25 體積的異戊醇)重復(fù)步驟(4)和(5)的抽提過程。
(8)在上清液中加入 1/10 體積的 3mol/dm3NaAc 或 5mol/dm3NH4Ac、2 倍體積的冷無水乙醇或1 倍體積的異丙醇,以沉淀DNA。
(9)置—70℃下沉淀2 小時(shí)或置—20℃下沉淀過夜。
(10)7 000r/min 離心10 分鐘,再以 70%冷乙醇洗滌DNA 沉淀一次。將沉淀置真空干燥器或37℃溫箱中干燥。
(11)以適量的TE 溶液(200~500μl)溶解DNA 樣品。
(12)以分光光度計(jì)測(cè)定DNA 的濃度(260nm),260/280nm 的光密度比值應(yīng)在 1.8 以上,否則提示可能有蛋白質(zhì)或苯酚的污染。
(13)以TE 溶液將DNA 樣品稀釋成所需的工作液的濃度。
(14)取2μl 左右的樣品進(jìn)行電泳檢測(cè),以判斷 DNA 是否有降解以及是否需要消除RNA。
7.2.2 微量動(dòng)物組織樣品的總DNA 提取方法
從微量組織中提取DNA 的方法是1989 年由Singer-Sam(Walsh 等1991)發(fā)展起來的。此方法的基本原理是采用 BioRad Chelex 100(一種螯合劑)提取DNA。此方法簡便、快速,提取后的DNA 樣品可以直接作為PCR 的模板。具體的操作步驟如下:
(1)取一小塊冰凍的組織(少于1mg,可用經(jīng)消毒的槍頭鉆?。?,或1~3 根帶有毛根的毛發(fā)(需先經(jīng) 90%、70%的乙醇和滅菌水依次清洗,并剪去毛干部分),或 1~5μl 血液,加入經(jīng)過高溫消毒的離心管中。離心管內(nèi)事先加入 500μl 5%的Chelex 溶液。
(2)將樣品管在56℃下放置1 小時(shí)或更長時(shí)間,直至組織樣品成粉末狀(不同組織所需時(shí)間各不相同)。
(3)在振蕩器上振蕩10~15 秒鐘。
(4)在 95~100℃下煮 15~40 分鐘。
(5)在振蕩器上振蕩10~15 秒鐘。
(6)將樣品管在4℃下保存,進(jìn)行PCR 反應(yīng)之前再次離心,使Chelex 顆粒沉淀。取上清液(1~10μl)作為DNA 模板。
7.2.3 陳舊、古老DNA 樣品的提取方法
對(duì)于陳舊、古老DNA 的研究始于80 年代中期。1985 年,Paabo 采用克隆的手段從古
埃及木乃伊中提取并測(cè)定了一段DNA 序列。然而,較為廣泛地開展對(duì)古老DNA 的研究是在多
聚酶鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(PCR)發(fā)明以后才開始的(Mullis,F(xiàn)allona 1987)。
經(jīng)過一定時(shí)期的物理、化學(xué)作用(幾十年至幾百萬年)的DNA 往往存在比較嚴(yán)重的降解,DNA 片段常常僅有幾百個(gè)bp 的長度,并且可能存在堿基的修飾和一些抑制PCR 反應(yīng)的物質(zhì)。因此,在從陳舊或古老樣品中提取DNA 時(shí),zui為關(guān)鍵的問題就是防止現(xiàn)代DNA 的污染。進(jìn)行DNA 提取操作的所有器皿、器械和試劑均要進(jìn)行滅菌處理,提取過程應(yīng)在超凈臺(tái)中進(jìn)行。此外,提取時(shí)應(yīng)設(shè)陰性對(duì)照,以監(jiān)測(cè)是否存在外源DNA 的污染。下面介紹的是一種較為簡便的提取方法。
(1)取樣品少許(如哺乳動(dòng)物的皮張可取 1cm × 1cm 見方的小塊),用剪刀、手術(shù)刀等器械對(duì)樣品表面進(jìn)行處理,除去zui容易遭受外來污染的表層。對(duì)于骨骼、琥珀等堅(jiān)硬的樣品則需要用小鋼鉆等特殊器械從內(nèi)部取得樣品。
(2)經(jīng)過表面處理的樣品用90%乙醇、70%乙醇和去離子水依次進(jìn)行清洗。
(3)在滅菌的 Eppendorf 管中加入 200μl 去離子水、10μl 蛋白酶K(10mg/ml)和 1/10 體積的(20μl)10%的β-巰琉基乙醇。處理過的樣品放入上述溶液前要盡可能剪碎。
(4)在56℃下消化48 小時(shí)。
(5)樣品管中加入等體積的5%~10%的Chelex100 溶液,在旋渦混合器上振蕩5~10秒鐘,然后在98℃下放置20~60 分鐘。
(6)振蕩混合5~10 秒鐘,并使之冷卻至室溫。
(7)12 000r/min 離心 5~10 分鐘。
(8)小心取出上層清液,置另一干凈的管中保存。
7.3 植物總DNA 的提取
1976 年,Millgan 用Blin 和Stafford 描述的方法分離了植物DNA,然而這些DNA 是不能用于克隆的。在發(fā)明了去除植物DNA 上污染物的方法之后,人們可用分離動(dòng)物組織DNA 的方法分離植物DNA。去除植物帶電高分子污染物的方法有核分離(Bickle 等1977)。CTAB(十六烷基*基溴化銨)分離(Murray,Thompson 1980)和鹽酸/十二烷基肌氨酸鈉分離(Sung,Slightom 1981)等。在這些方法中,CTAB 方法因簡便、快速而使用zui廣泛。收集和保存植物組織的方法對(duì)于 DNA 的產(chǎn)量和質(zhì)量也有很大影響。雖然已能成功地從植
物標(biāo)本和化石中分離出 DNA(Doyle,Dickson 1987),但采用新鮮材料能產(chǎn)生的結(jié)果,特別是對(duì)于產(chǎn)生大量單寧、酚或其他次級(jí)代謝產(chǎn)物的種。如材料不能馬上進(jìn)行提取,應(yīng)保存在冷而濕的地方,例如在冰盒中。如有必要可以冷凍保存。如果沒有條件,在無水CaSO4瓶中快速干燥(Liston 等 1990)。DNA 的提取應(yīng)盡快進(jìn)行,以防其降解(Pyle,Adams1989)。
提取DNA 的過程中有許多因素能導(dǎo)致DNA 降解。首先是物理因素。因?yàn)镈NA 分子量較大,機(jī)械張力或高溫很容易使DNA 分子發(fā)生斷裂。因此,在實(shí)際操作過程中應(yīng)盡可能輕緩,盡量避免過多的溶液轉(zhuǎn)移及劇烈的振蕩等,以減少機(jī)械張力對(duì)DNA 的損傷,同時(shí)也應(yīng)避免過高的溫度。其次,細(xì)胞內(nèi)源DNA 酶及細(xì)胞破裂釋放的次級(jí)產(chǎn)物也會(huì)導(dǎo)致DNA 降解。所以在提取DNA 的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了許多可供選擇的分離緩沖液,以適應(yīng)不同的植物材料。分離緩沖液的pH 值有時(shí)需要進(jìn)行改進(jìn),pH 應(yīng)避免接近降解酶的zui適點(diǎn)。大多數(shù)降解酶和脂肪氧合酶pH 值的zui適點(diǎn)在 5.0~6.0 之間,而DNA 酶pH 值z(mì)ui適點(diǎn)在 7.0 左右(Dunham,Bryant 1963)。由于在過酸的條件下,DNA 脫嘌呤會(huì)導(dǎo)致DNA 的不穩(wěn)定,極易在堿基脫落的地方發(fā)生斷裂,所以大多植物DNA 提取緩沖液的pH 值為8.0,有的甚至為9.0。緩沖液中包含了大量的復(fù)合物,如 EDTA(乙二胺四乙酸)、SDS(十二烷基硫酸鈉)、牛血清白蛋白(BSA)、β-巰基乙醇、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇(DTT)、抗壞血酸(Vc)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二乙基焦碳酸鹽(DEPC)、溴化乙錠(EB)等(Hallick等1977)。但由于上述物質(zhì)有些是抑制內(nèi)切酶和非特異性核酸酶的,所以在其后的步驟中要將其除去。分離DNA 與蛋白質(zhì)一般采用苯酚-氯仿抽取的方法。苯酚、氯仿對(duì)蛋白質(zhì)均有*的變性作用,而對(duì)DNA 無影響。下面的方法描述DNA 與污染物多糖的分離,也可用陰離子交換層析儀來進(jìn)行。下面列出了3 種常見的分離植物總DNA 的方法。3 種方法溶解細(xì)胞膜和分離蛋白質(zhì)的方法不同,各有其優(yōu)、缺點(diǎn)。
7.3.1 CTAB 緩沖液方法
這是zui廣泛地用來分離植物DNA 的方法,對(duì)大多數(shù)植物種都適用,特別是當(dāng)樣本數(shù)量很小時(shí)。此法運(yùn)用陽離子去污劑CTAB 溶解植物細(xì)胞膜,并與DNA 形成一復(fù)合物。其優(yōu)點(diǎn)是不需要準(zhǔn)備大量的植物組織,而且適合像葉、根、種子、胚、胚乳、花粉和懸浮培養(yǎng)的組織等多種類型的組織(Rogers,Bendch 1985)。另外,此法對(duì)樣品數(shù)量的要求也不高,從小到毫克數(shù)量的標(biāo)本(木乃伊、化石)到許多克的新鮮材料均可使用(Golenberg 等 1990;Rogers Bendch 1985)。
7.3.l.1 CTAB 的實(shí)驗(yàn)方法
1.材料
(1)2 倍CTAB 緩沖液:
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-巰基乙醇(體積比,用前在通風(fēng)櫥中加)
(2)清洗緩沖液:
76%乙醇
10 mmol/dm3乙酸銨
(3)懸浮緩沖液:
10 mmol/dm3乙酸銨
0.25 mmol/dm3EDTA,pH 值 8.
2.步驟
(1)加熱分離緩沖液、研缽、研杵到60℃。
(2)在熱研缽中放人0.5~1.5g 新鮮或冰凍的葉子,用7.5ml 2 倍CTAB 分離緩沖液研磨(可加些石英砂幫助研磨)。對(duì)凍干的組織用1 倍CTAB 緩沖液研磨。把研碎的組織倒入50ml 管中,再用0.5ml 2 倍CTAB 緩沖液沖洗研缽,將沖洗液加到管中。
(3)將試管在60℃下放置30~60 分鐘,然后輕輕振蕩,使之充分混合后降至室溫。
(4)在試管中加入10ml 氯仿-異戊醇(24:1)萃取液(如顏色深可再進(jìn)行一次),輕輕搖晃使其混合,在室溫下1500r/min 離心5 分鐘,使其分相。
(5)將上層的水相倒入-15ml 管中,加2/3 體積的冷異丙醇,輕輕混合以沉淀核酸。如果看不到核酸沉淀,可在-20℃下放置20 分鐘或更長時(shí)間。
(6)室溫下 800r/min 離心 3~5 分鐘,如果看不到小團(tuán)或沉淀,可在-20℃下放置 20分鐘再離心。
(7)小心地倒掉上清液,不要倒掉核酸,這時(shí)的核酸一般松散地貼在管的底部,加 15ml清洗緩沖液,輕輕地旋轉(zhuǎn)清洗沉淀物,15~20 分鐘后核酸將變得更白。
(8)室溫下800r/min 離心5 分鐘(如不充分,則加大離心速度或延長離心時(shí)間),倒掉清洗緩沖液,將管倒扣在紙巾上,讓沉淀物干燥,小心不要讓DNA 滑掉。
(9)按沉淀物的大小用少量懸浮緩沖液(10~100 μl)懸浮DNA。
(l0)用100μg/ml RNAase 在 37℃下溫育 30~60 分鐘。
(11)如果組織包含單寧或其他次級(jí)產(chǎn)物,可以對(duì) DNA 作進(jìn)一步純化(可用氯仿、苯酚純化)。一些材料可能需要用氯銫(CsCl)梯度純化。上述方法也可以進(jìn)行改進(jìn),像巰基乙醇的濃度可以提高至 25mmol/dm3,也可加入 l%的抗壞血酸、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)作懸浮緩沖液。
7.3.l.2 CTAB 沉淀法
1.材料
2 倍CTAB 分離緩沖液;沉淀緩沖液:
100 mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0;20 mmol/dm3EDTA;2%CTAB(w/V)。
2.步驟
(1)與7.3.1.1 中前4 個(gè)步驟同。
(2)吸取上層水相,將其例入一個(gè)15ml 管中。
(3)加 3 倍體積的沉淀緩沖液,使NaCI 的濃度減少到 0.35mol/dm3,室溫下放置 30分鐘。
(4)室溫下 2 000r/min 離心 5 分鐘,以沉淀 DNA。
(5)根據(jù)沉淀物的大小,用少量的懸浮緩沖液(10~100μl)懸浮DNA。
(6)雖然氯仿或苯酚提取DNA 是有效的,但是對(duì)那些包含單寧或其他次級(jí)產(chǎn)物的組織,可以在氯化銫梯度上進(jìn)一步純化。
7.3.2 蛋白質(zhì)沉淀方法
這個(gè)方法可以產(chǎn)生高質(zhì)量的DNA,但產(chǎn)量也是zui低的。一般在沉淀核酸之前用乙酸鉀沉
淀蛋白質(zhì)和多糖(Dellaporta 等1983;Galau 等1988;Hughes,Galau 1988)。此方法不需要有機(jī)提取,而且快速,所以對(duì)大量樣品比較合適。
1.材料
提取緩沖液: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-巰基乙醇(體積比),用之前在通風(fēng)櫥中加。
2.步驟
(1)用液氮在研缽中研磨1.0g 新鮮葉子,可以加一些石英砂幫助研磨。將研磨完畢的粉末貯存在-80℃冰箱中,在加提取液之前,不要讓植物材料融化。
(2)在冰凍的組織中加 6ml 提取緩沖液,轉(zhuǎn)到一個(gè)15ml 的離心管中,充分振蕩大約30 秒鐘,使之混合均勻,然后在65℃下放置20 分鐘。
(3)往管中加入2ml 5mol/dm3乙酸鉀(pH 值6.5),充分搖勻,在冰水中放置5 分鐘。隨著不溶的十二烷基硫酸鉀的沉淀,大部分蛋白質(zhì)和多糖作為復(fù)合物被除去了。
(4)在 4℃下 2 000r/min 離心 20 分鐘。
(5)吸出上清液,將其倒入一個(gè)干凈的 15ml 的離心管中,不要帶入顆粒物質(zhì),然后加 4ml 異丙醇輕輕混合,在-20℃下放置。
(6)在4℃下 2 000r/min 離心 15 秒鐘,DNA 沉淀后,輕輕地倒掉上清液,在紙巾上倒扣10 分鐘或更長時(shí)間,以干燥沉淀物。
(7)將沉淀物放在 100TE 中溶解,然后將溶液倒入一個(gè)1.sml 離心管中,離心 5分鐘,移去不溶的沉淀。
(8)將管中上清液倒入另一個(gè) 1.5ml 離心管中,加 75μl 3mol/dm3 NaAc(pH 值 7.6)和500μl 冷異丙醇,充分混合,在—20℃下放置1~2 小時(shí),拿出后再在室溫下放10 秒鐘,使管中DNA 沉淀。
(9)用 500μl 80%乙醇洗沉淀物 10 分鐘,離心 1 分鐘,干燥沉淀物 10 分鐘。
(10)根據(jù)DNA 沉淀物的大小,用少量的 TE(10~100μl)溶解DNA。
7.3.3 氯化銫方法
這個(gè)方法的原理是根據(jù)在氯化銫(CsCl)中的不同密度梯度來分離細(xì)胞成分。此方法可以產(chǎn)生大量高純度的DNA,但費(fèi)時(shí),而且需昂貴的儀器設(shè)備,對(duì)需要復(fù)雜的有機(jī)提取或沉淀的材料比較適合(Carr,Griffith 1987;Weeks 等 1986)。在一些情況下,它可能是在含大量次級(jí)產(chǎn)物的植物中提取高質(zhì)量DNA 的*方法。DNA 可以在一個(gè)平衡的CsCl 梯度中通過與以下幾個(gè)染料中的一個(gè)結(jié)合而被純化, 這幾個(gè)染料為溴化乙錠( Ethidium bromide)、Bisbenzimicle、碘化丙錠(propidium iodide)、Bisbenzimide,它們不同的浮力密度對(duì)分離不同的染色體組特別有用。
7.3.4 PCR 小量制備法
此方法的優(yōu)點(diǎn)是一次可以提純很多樣品,比較快速,而且小于10mg(50mm)的新鮮葉子材料就可以產(chǎn)生足夠的DNA,產(chǎn)生的DNA 對(duì)雜交實(shí)驗(yàn)是可用的(Millgan 1992)。這個(gè)方法存在的問題是DNA 沉淀物可能不夠緊密,或不一定能形成一緊密的DNA 沉淀。
1. 材料
分離緩沖液:200 mmol/dm3Tris-HCI,pH 值 8.0;250 mmol/dm3NaCI;25 mmol/dm3EDTA;
0.5 % SDS。
2.步驟
(1)用1.5ml 離心管研磨小的組織樣品。可取管口大小的新鮮葉子(<10mg),凍在液氮中
的葉子也可用。
(2)在研碎的樣品中加 400μl 的分離緩沖液,用適合的速度渦旋 10 秒鐘,以分散開樣品。
(3)在室溫下將1.5ml 離心管中樣品離心 12~15 分鐘,沉淀細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)。
(4)搜集300μl 的上清液,棄去沉淀。
(5)在上清液中加300μl 預(yù)冷異丙醇,倒轉(zhuǎn)樣品1~3 次,使之充分混合,在室溫下至少放
置5 分鐘。
(6)將微離心管中的樣品在室溫下離心20 分鐘,以搜集沉淀的DNA。
(7)棄去上清液,用300μl 80%的乙醇室溫下沉淀 10 分鐘。
(8)室溫下離心樣品12 分鐘,棄去上清液。
(9)用300μl 80%的乙醇再洗后,室溫下離心 5 分鐘,棄去上清液。
(10)室溫下干燥樣品1 小時(shí)或?qū)悠贩胚^夜。
(11)用 100μl TE 懸浮樣品。
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