CN105907697B - 一种小麦完整叶绿体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物技术领域,涉及植物完整细胞器分离纯化技术领域,具体涉及一种简便快捷的小麦完整叶绿体的制备方法。步骤如下:(1)制备Percoll梯度;(2)小麦样品的预处理;(3)小麦样品的密度梯度离心;(4)完整叶绿体的提取。本发明以Percoll为介质进行梯度离心,不仅可以区分小麦完整及破损叶绿体,而且制备时间短,程序简便,获得充足的完整的叶绿体,进行定量测定后,可以精确的运用于叶绿体功能、膜蛋白、基质蛋白及叶绿体DNA的提取及各种后续研究。

Description

一种小麦完整叶绿体的制备方法
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及植物完整细胞器分离纯化技术领域,具体涉及一种简便快捷的小麦完整叶绿体的制备方法。
背景技术
叶绿体是植物细胞最重要的细胞器,是植物进行光合作用和氮素同化的场所,是大自然一切有机物的最初来源,与植物生长发育及作物产量密切相关,获得完整的叶绿体对于研究叶绿体功能、叶绿体可溶蛋白及膜蛋白、叶绿体基因等的必备条件。传统分离纯化叶绿体常采用蔗糖密度梯度离心及差速离心,不仅耗时长,仅密度梯度离心就需要5个小时以上,而且这种方法无法区分完整及破损叶绿体(图1B),无法获得充足的基质蛋白,可能导致叶绿体DNA流失,严重影响后续研究。本技术以Percoll为介质进行梯度离心,不仅可以区分小麦完整及破损叶绿体,而且制备时间短,密度梯度离心仅10分钟;程序简便,获得充足的完整叶绿体,进行定量测定后,可以精确的运用于各种后续研究。
发明内容
本发明介绍了一种从小麦叶片分离纯化完整叶绿体的方法,该方法简便、快捷、效果好, 完整叶绿体得率高。
为实现上述目的本发明采用以下技术方案:
一种小麦完整叶绿体的制备方法,步骤如下:
(1)制备 Percoll梯度;
(2)小麦样品的预处理;
(3)小麦样品的密度梯度离心;
(4)完整叶绿体的提取。
所述步骤(1)中Percoll梯度的制备方法为:称取异抗坏血酸和谷胱甘肽各称10mg,置于离心管中,加入15mL 2×GB缓冲液,加入15 mL Percoll混匀;于4℃、37,000g 离心30min(注意:brake on),离心完成后,小心取出离心管,置于冰上备用。
所述步骤(2)的操作为:取小麦新鲜叶片20-30克,剪碎后,于4℃条件下粉碎,加入150-180mL的1×GB缓冲液浸没小麦组织,以10,000-12,000rpm的速度粉碎1秒,接着间隔1秒的模式处理样品,重复该模式6-7次,粉碎样品;然后以4,000-6,000rpm的速度,连续粉碎4-6秒,制得组织匀浆;大田生长的小麦样品以1秒高速+1秒间隔模式重复7次粉碎样品,然后低速连续匀浆6秒,制得组织匀浆;将上述组织匀浆倒入医用纱布中,挤压过滤,滤液挤入预冷的50mL离心管中,于4℃、3000g条件下,离心5min;弃上清,向沉淀中加入700μL的1×GB缓冲液,用软毛笔将沉淀悬浮,合并到1个离心管中,制得叶绿体溶液。
所述步骤(3)的操作为:用胶头滴管将步骤(2)中的叶绿体溶液沿管壁缓慢加到步骤(1)制备的Percoll梯度上面;于4℃、8000g条件下,离心10min,小心取出离心管,得到两个绿色条带,下面的是完整的叶绿体。
所述步骤(4)的操作为:吸取步骤(3)得到的完整叶绿体条带,放入50mL离心管中,加满1×IB提取缓冲液,4℃、1500g条件下,离心5min;弃上清,用1×IB提取缓冲液悬浮沉淀,重复洗一次叶绿体,用400 μL的1×IB提取缓冲液悬浮沉淀,转移到1.5mL的EP管中,置于冰上,于黑暗中保存。
所述1×GB缓冲液的配方为:0.1M K-Hepes、0.66M山梨醇、2mM MgCl2、2mM MnCl2、4mM Na2EDTA和0.2% BSA,pH调至7.3,制得2×GB缓冲液的贮液,于4℃保存,稀释一倍即得1×GB缓冲液。
所述1×IB 提取缓冲液的配方为:0.1M K-tricine和0.66M山梨醇, pH调至8.0,制得2×IB提取缓冲液的贮液,稀释一倍即得1×IB提取缓冲液。
所述药品和溶液均于4℃下保存。
本发明的有益效果在于:本发明以Percoll为介质进行梯度离心,不仅可以区分小麦完整及破损叶绿体,而且制备时间短,程序简便,获得充足叶绿体,进行定量测定后,可以精确的运用于各种后续研究。
附图说明
图1为利用不同密度梯度技术分离纯化的小麦叶绿体条带示意图;其中A为利用Percoll梯度制备显示完整与破损叶绿体所处的位置;B为常规的蔗糖密度梯度显示的叶绿体条带位置。
具体实施方式
实施例1
1.制备Percoll梯度:
(1)异抗坏血酸和谷胱甘肽(4℃保存)各称10 mg 放入50mL圆底半透明聚乙烯离心管;
(2)加入15mL 2×GB(研磨缓冲液pH7.3,含0.1M K-Hepes、0.66M山梨醇、2mMMgCl2、2mM MnCl2、4mM Na2EDTA 和0.2% BSA,4℃保存)进行溶解;
(3)加入15 mL Percoll(4℃保存)混匀;
(4)于4℃、37,000g 离心30min(注意:brake on),离心完成后,小心取出离心管,置于冰上备用。
2.叶绿体制备(可以在步骤1离心时同步进行,所有操作低温进行):
(1)器皿准备:取2个250mL 的三角瓶分别标注GB 和 IB、4个50mL圆底离心管、一个烧杯和1个塑料漏斗、1把剪刀置于冰上。将4层纱布用灭菌蒸馏水浸湿,置于漏斗上。
(2)试剂准备:利用4℃ dd H2O,由2×GB贮液制备200 mL的1×GB缓冲液,由2×IB贮液(提取缓冲液pH8.0,含0.1M K-tricine和0.66M山梨醇)制备100 mL的1×IB缓冲液。分别放入冰上相应的三角瓶中。
(3)取培养箱中生长的小麦新鲜叶片约30g,剪碎放入4℃保存的粉碎机中,加入约180mL的1×GB缓冲液浸没小麦组织,6x(1秒高速+1秒间隔),然后低速连续匀浆4秒。
(4)将上述组织匀浆倒入医用纱布中,轻轻将溶液挤进4个预冷的50mL离心管中,于4℃、3000g下,离心5min。
(5)弃上清,在沉淀中加入700μL的1×GB,用小的软毛笔将沉淀轻轻悬浮,合并到1个离心管,大约2-4mL。
(6)密度梯度离心:用胶头滴管小心的将上述叶绿体溶液沿管壁缓慢加到Percoll梯度的上面,于4℃、8000g离心10min。小心取出离心管,如图1所示可以看到两个绿色条带,下面的是完整的叶绿体。
(7)小心吸取下面的绿色条带,放入干净的50mL离心管中,加满1×IB提取缓冲液,4℃、1500g下,离心5min;弃上清,轻轻悬浮沉淀,重复洗一次叶绿体。用400 μL的1×IB悬浮沉淀,转移到1.5mL的EP管中,置于冰上,于黑暗中保存。
3.叶绿体定量测定
(1)取上述溶液2 μL加入1mL 80%的丙酮,摇匀后,于13,000g离心5min。
(2)以80%的丙酮溶液调零,用微量比色杯(100μL)分别测定波长720、663及645nm的光密度分别为0.01、0.24和0.09。
(3)叶绿体的浓度(mg/mL)=0.1×{「40.2×(A663-A720)」+「101.4×(A645-A720)」}=1.86 mg/mL。
4.叶绿体可溶蛋白及膜蛋白制备:将上述叶绿体溶液于500g下离心5min;沉淀用400μL可溶蛋白提取缓冲液(pH 7.6,100mM Tris-HCl、1mM EDTA、1mM MgCl2 和10 mM β巯基乙醇)悬浮,冰浴10min,裂解叶绿体。于12,000 g离心10min,上清为叶绿体基质可溶蛋白,可直接用于各种蛋白质分析;沉淀为叶绿体膜蛋白,用100μL膜蛋白溶解缓冲液(pH7.0,50mM NaCl、50mM 咪唑,2mM 6-氨基己酸和1mM EDTA)悬浮沉淀,加入5 μL 20% TritonX-100或10 μL 20% 毛地黄皂苷混匀后,水化10min;加入10μL 50%的甘油,可用于BNE或CNE进行膜蛋白分离等相关研究。
实施例2
1.制备Percoll梯度:
(1)异抗坏血酸和谷胱甘肽(4℃保存)各称10 mg 放入50mL圆底半透明聚乙烯离心管;
(2)加入15mL 2×GB(研磨缓冲液pH7.3,含0.1M K-Hepes、0.66M山梨醇、2mMMgCl2、2mM MnCl2、4mM Na2EDTA 和0.2% BSA,4℃保存)进行溶解;
(3)加入15 mL Percoll(4℃保存)混匀 ;
(4)于4℃、37,000g 离心30min(注意:brake on),离心完成后,小心取出离心管,置于冰上备用。
2.叶绿体制备(可以在步骤1离心时同步进行,所有操作低温进行):
(1)器皿准备:取2个250mL 的三角瓶分别标注GB 和 IB、4个50mL圆底离心管、一个烧杯和1个塑料漏斗、1把剪刀置于冰上。将4层纱布用灭菌蒸馏水浸湿,置于漏斗上。
(2)试剂准备:利用4℃ dd H2O,由2×GB贮液制备200 mL的1×GB缓冲液,由2×IB贮液(提取缓冲液pH8.0,含0.1M K-tricine和0.66M山梨醇)制备100 mL的1×IB缓冲液。分别放入冰上相应的三角瓶中。
(3)取大田小麦新鲜叶片20g,剪碎放入4℃保存的粉碎机中,加入约180mL的1×GB缓冲液浸没小麦组织,培养箱样品7x(1秒高速+1秒间隔),然后低速连续匀浆6秒。
(4)将上述组织匀浆倒入医用纱布中,轻轻将溶液挤进4个预冷的50mL离心管中,于4℃、3000g下,离心5min。
(5)弃上清,在沉淀中加入700μL的1×GB,用小的软毛笔将沉淀轻轻悬浮,合并到1个离心管,大约2-4mL。
(6)密度梯度离心:用胶头滴管小心的将上述叶绿体溶液沿管壁缓慢加到Percoll梯度的上面,于4℃、8000g离心10min。小心取出离心管,如图1所示可以看到两个绿色条带,经显微观察得,下面的是完整的叶绿体。
(7)小心吸取下面的绿色条带,放入空的离心管中,加满1×IB提取缓冲液,4℃、1500g下,离心5min;弃上清,轻轻悬浮沉淀,重复洗一次叶绿体。用400 μL的1×IB悬浮沉淀,置于冰上,于黑暗中保存。
3.叶绿体定量测定
(1)取上述溶液2 μL加入1mL 80%的丙酮,摇匀后,于13,000g离心5min。
(2)以80%的丙酮溶液调零,用微量比色杯(100μL)分别测定波长720、663及645nm的光密度为-0.001、0.281和0.101。
(3)叶绿体的浓度(mg/mL)=0.1×{「40.2×(A663-A720)」+「101.4×(A645-A720)」}=2.17 mg/mL。
4.叶绿体可溶蛋白及膜蛋白制备:将上述叶绿体溶液于500g下离心5min;沉淀用400μL可溶蛋白提取缓冲液(pH 7.6,100mM Tris-HCl、1mM EDTA、1mM MgCl2 和10 mM β巯基乙醇)悬浮,冰浴10min,裂解叶绿体。于12,000 g离心10min,上清为叶绿体基质可溶蛋白,可直接用于各种蛋白质分析;沉淀为叶绿体膜蛋白,用100μL膜蛋白溶解缓冲液(pH7.0,50mM NaCl、50mM 咪唑,2mM 6-氨基己酸和1mM EDTA)悬浮沉淀,加入5 μL 20% TritonX-100或10 μL 20% 毛地黄皂苷混匀后,水化10min;加入10μL 50%的甘油,可用于BNE或CNE进行膜蛋白分离等相关研究。

Claims (1)

1.一种小麦完整叶绿体的制备方法,其特征在于:步骤如下:
(1)制备 Percoll梯度;
(2)小麦样品的预处理;
(3)小麦样品的密度梯度离心;
(4)完整叶绿体的提取;
所述步骤(1)中Percoll梯度的制备方法为:称取异抗坏血酸和谷胱甘肽各10 mg,置于离心管中,加入15mL 2×GB缓冲液,加入15 mL Percoll混匀;于4℃、37,000g 离心30min,离心完成后,小心取出离心管,置于冰上备用;
所述步骤(2)的操作为:取小麦新鲜叶片20-30克,剪碎后,于4℃条件下粉碎,加入150-180mL的1×GB缓冲液浸没小麦组织,以10,000-12,000rpm的速度粉碎1秒,接着间隔1秒的模式处理样品,重复该模式6-7次,粉碎样品;然后以4,000-6,000rpm的速度,连续粉碎4-6秒,制得组织匀浆;将上述组织匀浆倒入医用纱布中,挤压过滤,滤液挤入预冷的50mL离心管中,于4℃、3000g条件下,离心5min;弃上清,向沉淀中加入700μL的1×GB缓冲液,用软毛笔将沉淀悬浮,合并到1个离心管中,制得叶绿体溶液;
所述步骤(3)的操作为:用胶头滴管将步骤(2)中的叶绿体溶液沿管壁缓慢加到步骤(1)制备的Percoll梯度上面;于4℃、8000g条件下,离心10min,小心取出离心管,得到两个绿色条带,下面的是完整的叶绿体;
所述步骤(4)的操作为:吸取步骤(3)得到的完整叶绿体条带,放入50mL离心管中,加满1×IB提取缓冲液,4℃、1500g条件下,离心5min;弃上清,用1×IB提取缓冲液悬浮沉淀,重复洗一次叶绿体,用400 μL的1×IB提取缓冲液悬浮沉淀,转移到1.5mL的EP管中,置于冰上,于黑暗中保存;
所述1×GB缓冲液的配方为:0.1M K-Hepes、0.66M山梨醇、2mM MgCl2、2mM MnCl2、4mMNa2EDTA和0.2% BSA,pH调至7.3,制得2×GB缓冲液的贮液,于4℃保存,稀释一倍即得1×GB缓冲液;
所述1×IB 提取缓冲液的配方为:0.1M K-tricine和0.66M山梨醇,pH调至8.0,制得2×IB提取缓冲液的贮液,稀释一倍即得1×IB提取缓冲液;
所述药品和溶液均于4℃下保存。
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