植物DNA的提取与定量分析实验

幼嫩组织的细胞处于旺盛的分裂阶段,细胞核较大而细胞质较少,核酸浓度高,且内含物少,次生代谢产物少,蛋白质及多糖类物质相对较少,在SDS或CTAB物质存在时,经机械研磨,使细胞破裂释放出内含物,提取的DNA、RNA的产量高,纯度好。 提取DNA所用的提取液、吸头、离心管等需要高压灭菌以灭活Dnase。 DNA定量分析可采用紫外光谱分析法。原理是DNA分子在260nm处有特异的紫外吸收峰,且吸收强度与DNA的浓度成正比。此外,还可以通过琼脂糖凝胶电泳上显示的DNA带的亮度来分析,因为EB作为一种荧光染料,能插入DNA的碱基对平面之间而结合于其上,在紫外光的激发下产生荧光,DNA分子上EB的量与DNA分子的长度和数量成正比。在电泳时加入已知浓度的DNAMarker作为DNA相对分子质量及浓度的参考,样品DNA的荧光强度就可以大致表示 DNA量的多少。这种方法的优点是简便易行,可结合琼脂糖凝胶电泳分析DNA样品的完整性来进行,缺点是不太准确。
一、实验材料和实验用品

植物幼嫩组织(如幼叶、花器、幼根等)。

离心机、离心管、紫外分光光度计、微量移液器、吸头、吸水纸、水浴锅、冰箱、研钵、液氮罐、电子天平、pH计、高压灭菌锅、一次性手套和口罩、电泳仪及电泳槽。

CTAB提取液:2%CTAB(m/V), 100mmol/L Tris-HCl pH8.0, 20mmol/L EDTA pH8.0,1.4mol/L NaCl, 2% PVP(灭菌后加入2% PVP, 使之充分溶解)。在研磨植物幼嫩组织前加入1%(V/V)β-巯基乙醇。

TE(pH8.0):称取1.211 g Tris, 0.372 g EDTA-Na2, 先用800mL蒸馏水加热搅拌溶解,用盐酸调pH8.0,再用蒸馏水定容至1000 mL。高压灭菌20 min。

氯仿/异戊醇(24:1, V/V): 将氯仿和异戊醇按体积24:1的比例混匀,置棕色瓶中,4℃保存。

酚/氯仿/异戊醇(25:24:1): 按饱和酚、氯仿、异戊醇体积比为25:24:1比例混匀,置棕色瓶中,4℃保存。

10 mg/L 的EB贮存液:在100 mL蒸馏水中加入 1g EB, 在磁力搅拌器上搅拌数小时,使其完全溶解,转至棕色瓶中避光4℃保存。EB是强诱变剂,称量时要戴手套和口罩。一旦接触了EB,立即用大量水冲洗。

1X TAE电泳缓冲液:50X TAE浓缩贮存液含Tris碱242 g,冰醋酸57.1 mL, pH8.0 的0.5 mol/L EDTA100mL, 加600 mL蒸馏水,在磁力搅拌器上搅拌,最后加蒸馏水定容至1000 mL。

6X凝胶加样缓冲液:0.25%溴酚蓝,0.25%二甲苯青FF,40%(m/V)蔗糖水溶液,4℃保存。

3M NaAc(pH5.2)

二、实验内容和实验步骤

1.提取DNA

(1)提取DNA所用的提取液、吸头、离心管等需要在高压灭菌锅中121℃(约1.1 kg/cm2)高压灭菌20 min。

(2)用液氮将50mg 幼嫩叶片研磨成细粉,置于1.5ml 离心管中加入预热至65℃的600μl 的CTAB提取液,轻摇混匀。

(3)65℃水浴1小时,其间轻摇混匀。

(4)12000rpm离心10min,取上清转移至另一1.5ml 离心管中。

(5)向上清液中加入等体积的酚/氯仿/异戊醇(25:24:1),轻轻混匀10min,然后12000rpm离心10min,再转移上清入新管。

(6)向上清液加入等体积的氯仿/异戊醇(24:1),轻轻混匀10min,然后12000rpm离心10min,再转移上清入新管。

(7)向上清液中加1/10体积的3M NaAC (pH5.2),等体积的冷异丙醇,小心混匀。12000rpm离心10min,弃上清。

(8)用70%乙醇洗涤沉淀一次,12000rpm离心,弃上清。

(10)将沉淀在超净工作台上吹干,加50μl TE (pH8.0)室温溶解。

电泳检测或用紫外分光光度计检测DNA的浓度和质量。

2.浓度测定

(1)琼脂糖电泳法检测DNA

根据上样管的数量和电泳槽的大小估算琼脂糖胶的体积,称取琼脂糖干粉用1xTAE缓冲液配制1%的琼脂糖凝胶,配制时在电炉上加热使琼脂糖充分溶解,待温度降至60℃,加入EB,使EB的终质量浓度为1 μg/mL,摇匀,倒入带有梳子的胶床中,避免产生气泡,室温下约30 min,胶自然凝固。

把琼脂糖胶放入电泳槽中,倒入1X TAE电泳缓冲液使液面高出胶面约0.5 cm。

移液器插上10μl吸头,吸入DNA样品和上样缓冲液的混合液后,尖端插入加样孔底部,缓慢把DNA样品加入到加样孔中。

加样完毕后,正确连接电泳槽和电源,黑线接阴极。红线接阳极,打开电源,正确设定电压及时间,时间的选择取决于胶的长度和电压大小。一般不高于5V/cm的电压,电泳约2 h,待溴酚蓝离胶边约1-1.5cm时停止电泳。

小心取出凝胶,置于紫外透射仪上,紫外灯下检测扩增片段的有无及分离情况,在凝胶成像仪上照相。

用λDNA做相对分子质量大小的Marker,如果带型不弥散,在与Marker 20kb 的带的相应位置出现整齐明亮的条带,说明基因组DNA完整,没有降解。

(2)紫外分光光度法测定DNA的浓度

取少量待测的DNA样品,用TE或蒸馏水稀释50倍(或100倍)。

用稀释液做空白,在260 nm、180 nm 、310 nm处调节紫外分光光度计的读数至零。

加入待测DNA样品在上述3个波长处读取OD值。

纯DNA样品的OD260/OD280值大约为1.8,高于1.8有可能有RNA污染,低于1.8有蛋白质污染;

三、实验结果和计算
注意事项
轻轻操作DNA溶液和快速冷冻植物组织对减轻机械剪切力和核酸酶切非常重要,不要振荡。

EB为强诱变剂,酚、氯仿、CTAB具腐蚀性或毒性,使用含有上述药品的溶液时,必须戴手套,盛有酚和氯仿的离心管要集中处理或丢弃。
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