顽拗植物DNA提取与纯化的问题与展望VIP免费

“顽拗植物”DNA提取与纯化的问题与展望摘要：植物DNA的提取和纯化是分子生物学研究的基础，然而大多数植物尤其是所谓的“顽拗植物”含有大量的多糖、多酚等其他次生代谢物，因此如何高效地提取高质量的DNA成了植物基因组研究的首要前提，也是目前很多植物分子生物学研究的瓶颈。本文就目前常用的植物DNA提取和纯化的方法及各自存在的问题进行了简单的综述。关键词：DNA提取，DNA纯化，“顽拗植物”TheProblemsandProspectofDNAExtractionandPurificationin“RecalcitrantPlant”Abstract:TheDNAextractionandpurificationofplantsisthebasisofthestudyonMolecularBiology,however,mostoftheplants,especiallytheso-called“Recalcitrantplant”containlargeamountofpolysaccharide,polyphenolandothersecondarymetabolites,therefore,howtoeffectivelyextracthighqualityDNAbecamethefirstpremiseofplantgenomeresearchandthebottleneckofmanyPlantMolecularBiologyresearch.ThispaperbrieflysummarizedthecommonlyusedDNAextractionandpurificationmethodsofplantsandtheirexistingproblemsofasimplereview.Keywords:DNAextraction,DNApurification,“Recalcitrantplant”分子生物学是一门年轻而又古老的学科。早在1871年，Lankester就提出：生物不同种系间的化学和分子差异的发现和分析，对确定系统发生的关系，要比总体形态的比较研究更为重要[1]。自20世纪50年代Watson和Crick提出DNA双螺旋模型以来，分子生物学在广度和深度上都获得了空前的发展。作为分子生物学研究的基础，DNA在生物学领域的研究日渐深入[2]。而DNA的提取是分子生物学研究的重要手段，是分子标记、基因克隆、基因探测等后续研究的基础[3-4]。然而如果材料中含有大量的多糖、蛋白质、多酚、酯类等次生代谢物，在沉淀过程中产生大量凝胶状物质，就会阻碍实验的进程[5]。因此，快速地提取和纯化结构完整的、高分子量的DNA对于很多分子生物学的应用是至关重要的，例如长片段DNA的PCR扩增、限制性酶切、Southern印迹分析和基因文库的构建等[6]。虽然目前已经发展了很多从植物中提取纯化DNA的方法，但对于很多特殊的植物材料，如“顽拗植物”、转基因食品以及出土的古老植物材料等，这些方法并不适用，并且即使对这些方法加以改进，也难以提取出高质量的DNA。因此发展更简单、更省时、更经济的DNA提取与纯化方法将在很大程度上推动科研、环保、食品、医药、农业、畜牧业等诸多领域的发展。本文就目前比较常用的植物DNA提取方法和近年来不同学者在研究不同植物时的改良法以及“顽拗植物”DNA的提取仍然存在的问题进行了综述。1植物材料1.1“顽拗植物”在特定的条件下，植物的一些重要初生代谢产物，如乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等，会作为原料或前体，进一步经过不同的次生代谢过程而产生一些“天然产物”如黄酮、生物碱、萜类等，这些天然产物称为次生代谢物。近年来研究发现，所有旺盛生长的细胞中都发生着次生代谢物的不断合成和转化，在植物生命活动中起着非常重要的作用[7]。所谓“顽拗植物（Recalcitrantplant）”，就是指那些众所周知的很难提取DNA的植物种类，因为这些植物的细胞结构比较复杂，并且含有很高水平多糖、多酚、皂苷、甾醇、单宁等其他次生代谢物[8-9]。植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成，原生质体由细胞核和细胞质组成，细胞质又包括质膜、细胞器和胞基质。植物DNA就存在于细胞核和某些细胞器如叶绿体、线粒体中[10]。因此在提取植物组织DNA之前需要裂解细胞以释放出DNA，常用的裂解植物细胞的方法包括物理和化学方法，在某些情况下需要用酶解法来消化蛋白质或降解一些细胞组分[11]。正是植物组织具有坚固的细胞壁，核酸含量较少，又含有较多的各种杂质，以及核酸酶活性高等因素，给植物DNA的分离和纯化带来了一定的困难[12]。1.2植物材料的采集和处理1.2.1材料的采集植物材料的采集与保存对提取DNA的产量与质量都有很大的影响。随着植物的成熟，植物组织中的多糖和其他一些次生代谢物的积累量会增加[13]，这样势必会增大提取DNA的难度。所以在选取植物材料时，尽...