CN107338242A - 用于怀牛膝根系基因组dna甲基化分析的dna提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法。本发明基于CTAB法主要进行以下改进,CTAB、PVP、NaCl的浓度分别提高至4%、5%、2mol/L,同时添加1%SDS,并以氯仿与异戊醇混合液为抽提液,且裂解和抽提步骤的离心温度控制为25~35℃,再以无水乙醇沉淀DNA,并加高盐溶液离析多糖等杂质,再次沉淀DNA。本发明方法提取的怀牛膝根系DNA纯度高,酶切完全,甲基化基因筛选的多态性高、重复性好,提取获得的DNA可有效地应用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析,为从表观遗观学水平研究怀牛膝生长发育、逆境胁迫、药效成分的积累等过程中的分子调控机制奠定物质基础。
Description
技术领域
本发明属于表观遗传学领域,具体涉及一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法。
背景技术
基因组DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNMTs)的催化下,DNA序列中的富含CpG两个核苷酸区域的胞嘧啶被选择性地加上一个甲基,形成5-甲基胞嘧啶,促使DNA在碱基序列不变的情况下,被甲基化的DNA区域结构发性改变,相应地抑制了该区域基因序列的正常转录而调控基因表达。
DNA甲基化是真核生物细胞在表达观遗传水平上DNA修饰的主要方式之一,它在真核生物的基因表达、细胞分化、基因组印记等重要的生物学过程起关键调控作用。DNA提取的质量是研究真核生物细胞基因组DNA甲基化修饰的调控机制关键,直接影响着下游实验的准确性、精确性和重复性。
目前,在研究基因组DNA甲基化的技术中,基于PCR方法的应用最为广泛,主要有甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)、重亚硫酸盐测序法(Bisulphite sequencing,BSP)、甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析(MS-HRM)等。经典的MSAP是利用对基因组DNA甲基化敏感性不同的两种限制性内切酶HpaII和MspI对5'-CCGG位点甲基化进行特异性切割,根据该位点胞嘧啶甲基化的敏感性不同,能够很好地反映基因组DNA 5'-CCGG位点胞嘧啶的甲基化状态和程度,该方法经济实用、灵敏度高,可分析出DNA甲基化或去甲基化区域的等位基因是否存在,该方法对DNA质量的纯度要求较高,低质量的DNA可使其酶切完全,严重降低了实验的重复性。BSP和甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析均是利用重亚硫酸盐处理DNA模板可使胞嘧啶转化为尿嘧啶,而被甲基化的胞嘧啶保持不变,在此处理过程中,低质量的DNA,不完全的亚硫酸氢盐转化会导致假阳性结果。实验材料DNA的提取是研究DNA甲基化的第一步,也是非常关键的步骤,DNA质量的好坏,直接影响着下游实验的准确性、精确性和重复性。
目前报道的多种DNA提取法中,SDS方法和CTAB方法适用最为广泛。但由于不同的植物材料中的各种成分含量存在较大的差异,根据不同植物不同组织的特点,选择最适合的提取方法十分重要。怀牛膝根系由于含有大量的多糖、蛋白、次生代谢中的酚类和酮类等物质。SDS方法的特点在于去除蛋白的能力较其它提取方法优越,而对于多糖、次生代谢的物质去除效果无CTAB方法明显。因此,开发一种适合基因组DNA甲基化分析的怀牛膝根系DNA提取方法尤其重要,为今后利用基因组DNA甲基化修饰技术分析怀牛膝根系基因表达调控的表观遗传学研究研究提供技术支撑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提供一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,该方法提取的纯度高、产率高,能为今后利用基因组DNA甲基化分析技术研究怀牛膝在不同环境下、不同组织、不同发育时期的DNA甲基化修饰状态的变化及其基因表达的调控机制等方面的研究奠定理论基础和物质基础。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
设计一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,包括如下步骤:
(1)取新鲜根系样品0.5~1g放入研钵中,迅速加入液氮,研磨充分后,移入离心管中,加入1.6~2.0ml的4%的CTAB提取液后,再加入60µl的β-巯基乙醇后,盖紧离心管,轻弹并震荡匀浆后,放入65℃水浴锅中加热0.5~1.5小时,在此期间,每隔3~6分钟轻微颠倒1次,加热之后在25~35℃下10000~15000 rpm转离心15~20分钟;
(2)吸取上步所得上清液,移入另一离心管中,并按上清液体积的1/3加入抽提液,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置4~6分钟,在25~35℃下,10000~15000rpm转速离心8~12分钟;重复该步骤1~2次;
(3)吸取上步所得上清液,移入另一新的离心管中,并按该上清液体积的1/4加入氯仿,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置4~6分钟,在25~35℃下10000~15000rpm转速离心8~12分钟;
(4)吸取上步所得上清液450~550 µl,移入另一新的离心管中,加入0.8~1.2ml-20℃下预冷的无水乙醇,轻轻上下颠倒混匀后,于-20℃下沉淀30~60分钟后,在4℃下10000~15000 rpm离心15~20分钟,去除上层溶液,得沉淀DNA;
(5)向步骤(4)所得沉淀DNA中加入450~550µl的高盐溶液,65℃的水浴锅中孵育25~35分钟,4℃下10000~15000rpm转速离心8~12分钟;重复步骤(2)至步骤(4);
(6)加入0.8~1.2ml的75%乙醇,轻轻颠倒混匀洗涤DNA,在4℃下10000~15000rpm转离心4~6分钟;重复洗涤3~4次后,再用0.8~1.2 ml无水乙醇的洗涤1次后,将离心管平放在滤纸上晾干,加入30µl无菌的ddH2O溶解DNA;
(7)加入1ul的 RNase 后,在37℃的水浴锅中孵育2小时,放入-80℃冰箱备用。
本发明研究发现怀牛膝根系富含的多糖类化合物的结构与DNA的结构比较相似,难以去除,适当提高CTAB与NaCl的浓度(高浓度的NaCl与CTAB共同作用),有利于去除多糖的污染。怀牛膝根系次生代谢产物中富含酚类化合物,在提取液中加入5%的PVP,不仅能去除酚类物质;同时PVP也能与多糖结合,可去除多糖。在提取溶液中加入1%的SDS能使蛋白变性沉淀而去除蛋白。
在所述步骤(1)中,所述CTAB提取液在使用前先放入65℃的水浴锅中预热15~25分钟。
在所述步骤(1)中,所述CTAB溶液含4% 的CTAB、100nmol/L的Tris-HCl、20mmol/L的EDTA(pH=8)、2 mol/L的NaCl、5% 的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、1%的SDS(十二烷基磺酸钠)。
在所述步骤(2)中,所述抽提液是氯仿与异戊醇按24:1的体积比的混合液。该体积比下的混合液既能节约成本,又能减少有毒试剂(饱和酚)的使用与污染,不必考虑抽提后残留的酚试剂对DNA纯度的影响。实验结果表明,使用改进后的方法,DNA在260nm下的OD260/OD280值在1.8-1.9范围之间,说明使用氯仿与异戊醇的混合液作为抽提液完全可以去除DNA中残留的蛋白质。
在所述步骤(5)中,所述高盐溶液含1.5 mol/L 的NaCl、100mmol/L的Tris-HCl(pH=8)、20mmol/L 的EDTA(pH=8)。
本发明积极有益的技术效果在于:
本发明根据怀牛膝根系化学成分含量的特点,研究出了一种适合怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的纯度高、产率高的DNA提取方法,通过该方法能获得了最适合怀牛膝基因组甲基化分析的高质量DNA,为今后利用基因组DNA甲基化分析技术研究怀牛膝在不同环境下、不同组织、不同发育时期的DNA甲基化修饰状态的变化及其基因表达的调控机制等方面的研究奠定理论基础和物质基础。具体而言,
(1)在本发明中,采用了较高浓度(4%)的CTAB,较高浓度(5%)的PVP,较高浓度(2 mol/L)的NaCl溶液。
(2)以氯仿与异戊醇混合液为抽提液,既能节约成本,又能减少有毒试剂(饱和酚)的使用与污染,不必考虑抽提后残留的酚试剂对DNA纯度的影响。实验结果表明,使用改进后的方法,DNA在260nm下的OD260/OD280值在1.8-1.9范围之间,说明使用氯仿与异戊醇的混合液作为抽提液完全可以去除DNA中残留的蛋白质。
(3)合理设置各步骤温度,研究表明,在DNA裂解和抽提过程,离心温度太低,上清液混浊,抽提不干净,严重影响DNA的纯度。本发明裂解和抽提时离心温度均设置在25~35℃之间(优选30℃),上清液无色透明,能有效地去除蛋白质、多糖等杂质。
(4)DNA沉淀后,加入适量的高盐溶液再次溶解DNA,由于多糖等杂质不易被溶解,由此进一步去除多糖等杂质。实验结果表明,使用本发明方法,DNA在260nm下的OD260/OD230值在1.9-2.0范围之间,其浓度在500-1000ng/范围之间,说明该方法能有效地去除怀牛膝根系的多糖、酚类等物质,并且该方法提取的DNA产率并没降低,使用本发明方法提取的怀牛膝根系DNA在后续DNA甲基化研究中,DNA双酶切的条带呈弥散状分布,表明酶切效果好;酶切后的产物用特异性引物进行选择性扩增的多态性强,重复性好。
(5)沉淀DNA使用无水乙醇,由于无水乙醇可减少盐类的沉淀(异丙醇沉淀DNA容易使盐类、糖类等与DNA发生共沉淀),同时痕量的乙醇容易挥发(异丙醇难以挥发除去),通过测量获得其浓度在500-1000ng/范围之间,产率并没降低。
附图说明
图1为用琼脂糖电泳检测的DNA样品条带。
图2 用Nanodrop2000核酸分析仪检测的DNA样品的纯度和浓度。
图3 DNA样品分别用EcoRI与HpaII(EH泳道)、EcoRI与MspI(EM泳道)进行双酶切的电泳结果。
图4 双酶切后的DNA用16对特异性进行甲基化基因片段的选择性PCR扩增的电泳结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明本发明,并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明,均为常规仪器设备;所涉及的试剂原料如无特别说明,均为常规市售产品;所涉及的试验方法,如无特别说明,均为常规方法。
实施例1:一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,包括如下步骤:
(1)把CTAB提取液放入65℃的水浴锅中预热15分钟后,取新鲜适量的样品(0.5g),放入研钵中,迅速加入液氮,研磨充分后,移入2ml离心管中,加入1.8ml的CTAB提取液,再加入60µl的β-巯基乙醇后,盖紧离心管,轻弹并震荡匀浆后,放入65℃水浴锅中加热1小时,在此期间,每隔5分钟轻微颠倒1次,在30℃下12000rpm转离心15分钟;
(2)吸取上清液,移入另一新的2 ml离心管中,加入1/3体积的抽提液——氯仿与异戊醇混合液,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置5分钟,在30℃下,12000rpm转速离心10分钟;重复该步骤1次;
(3)吸取上清液,移入另一新的2 ml离心管中,加入1/4体积的氯仿,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置5分钟,在30℃下12000rpm转速离心10分钟;
(4)吸取上清液500 µl,移入另一新的1.5 ml离心管中,加入1ml预冷(-20℃)的无水乙醇,轻轻上下颠倒混匀后,放入-20℃下沉淀30~60分钟后,在4℃下12000rpm离心15分钟,沉淀DNA;
(5)加入500µl的高盐溶液,65℃的水浴锅中孵育30分钟,4℃下12000rpm转速离心10分钟;重复(2)至(4)步骤;
(6)加入1 ml的75%乙醇,轻轻颠倒混匀洗涤DNA,在4℃下12000rpm转离心5分钟;重复洗涤3~4次后,再用1 ml无水乙醇的洗涤1次后,将离心管平放在滤纸上晾干,加入30µl无菌的ddH2O溶解DNA;
(7)加入1ul的RNase 后,在37℃的水浴锅中孵育2小时,放入-80℃冰箱备用。
实施例2:DNA纯度和质量的检测
主要用琼脂糖电泳和紫外吸收方法检测。对实施例1所得DNA进行检测表明,该例所提取的DNA经电泳检测的条带明亮、清晰、无脱带,如图1所示;用Nanodrop2000核酸分析仪进行260nm下的DNA紫外光吸收的检测DNA的纯度和浓度,如图2所示,该例所提取的DNA样品的OD260/OD280值为1.89,表明提取的DNA样品中的蛋白去除的比较干净,且无RNA残留;若OD260/OD280值低于1.7,表明蛋白去除不干净;若OD260/OD230值低于1.9,表明RNA没被降解完全,有RNA残留。用该方法提取的DNA样品的OD260/OD230值为1.97,其浓度为616.1ng/µl,表明提取的DNA样品中多糖、酚类、酒精等杂质去除干净(若260/OD230低于1.8,说明多糖、酚类、酒精等杂质有较多的残留);用0.5g怀牛膝根系提取后获得18.5µg的DNA(总体积30µl、浓度为616.1ng/µl),表明该方法提取的怀牛膝根系DNA产率比较高。
实施例2:酶切试验
对实施例1所提取到的怀牛膝DNA进行酶切,如图3所示,经电泳检测,酶切后的DNA片段长度主要分布在200-1000bp之间,表明基因组DNA完全;用酶切后的DNA片段进行PCR扩增,筛选不同状态下的甲基化基因片段,如图4和表1所示,甲基化基因片段的多态性高,说明本发明改进的DNA提取方法可用于基因组甲基化研究的后续实验。
。
Claims (5)
1.一种用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,包括如下步骤:
(1)取新鲜根系样品0.5~1g放入研钵中,迅速加入液氮,研磨充分后,移入离心管中,加入1.6~2.0ml的4%的CTAB提取液后,再加入60µl的β-巯基乙醇后,盖紧离心管,轻弹并震荡匀浆后,放入65℃水浴锅中加热0.5~1.5小时,在此期间,每隔3~6分钟轻微颠倒1次,加热之后在25~35℃下10000~15000 rpm转离心15~20分钟;
(2)吸取上步所得上清液,移入另一离心管中,并按上清液体积的1/3加入抽提液,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置4~6分钟,在25~35℃下,10000~15000rpm转速离心8~12分钟;重复该步骤1~2次;
(3)吸取上步所得上清液,移入另一新的离心管中,并按该上清液体积的1/4加入氯仿,轻轻上下颠倒混匀后,室温静置4~6分钟,在25~35℃下10000~15000rpm转速离心8~12分钟;
(4)吸取上步所得上清液450~550 µl,移入另一新的离心管中,加入0.8~1.2ml-20℃下预冷的无水乙醇,轻轻上下颠倒混匀后,于-20℃下沉淀30~60分钟后,在4℃下10000~15000 rpm离心15~20分钟,去除上层溶液,得沉淀DNA;
(5)向步骤(4)所得沉淀DNA中加入450~550µl的高盐溶液,65℃的水浴锅中孵育25~35分钟,4℃下10000~15000rpm转速离心8~12分钟;重复步骤(2)至步骤(4);
(6)加入0.8~1.2ml的75%乙醇,轻轻颠倒混匀洗涤DNA,在4℃下10000~15000rpm转离心4~6分钟;重复洗涤3~4次后,再用0.8~1.2 ml无水乙醇的洗涤1次后,将离心管平放在滤纸上晾干,加入30µl无菌的ddH2O溶解DNA;
(7)加入1ul的 RNase 后,在37℃的水浴锅中孵育2小时,放入-80℃冰箱备用。
2.根据权利要求1所述的用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,所述CTAB提取液在使用前先放入65℃的水浴锅中预热15~25分钟。
3.根据权利要求1所述的用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,所述CTAB溶液含4% 的CTAB、100nmol/L的Tris-HCl、20mmol/L、pH=8的EDTA、2 mol/L的NaCl、5% 的PVP、1%的SDS。
4.根据权利要求1所述的用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,所述抽提液是氯仿与异戊醇按24:1的体积比的混合液。
5.根据权利要求1所述的用于怀牛膝根系基因组DNA甲基化分析的DNA提取方法,其特征在于,在所述步骤(5)中,所述高盐溶液含1.5 mol/L 的NaCl、100mmol/L的pH=8的Tris-HCl、20mmol/L 的pH=8的EDTA。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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