功能基因组学

 

  图1.使用CTAB和碱裂解方法从叶片中抽提的DNA.左图显示的是用CTAB法抽提的小麦(泳道1)和玉米(泳道2)叶片的基因组DNA;右图显示的是用碱裂解法抽提的草莓叶片的基因组DNA

  扩增
  虽然不同的植物种类和抽提方法使得抽提到的DNA量有所不同,但通常碱裂解法的总体效果不如CTAB法。另外,在扩增反应中的模板DNA的质量和数量直接影响扩增产物的质量。因此扩增前对DNA样品进行定量尤为重要。正如图4所示,模板DNA中高水平的多酚和多糖将抑制DNA扩增。富含多酚的样品通常颜色为橙棕色。

  基因组大小
  虽然不同大小的植物基因组差异巨大,从126Mb的Arabadopsis到15996 Mb的小麦,但扩增反应的产量仍能够保持一致(图5)。然而依据不同植物物种基因组大小的差异来计算相应的需要加入到扩增反应的DNA的量却非常重要。我们发现有代表性的扩增需要至少约450-750个细胞的DNA(相当于3-5 ng的人DNA)。

  反应规模
  扩增反应可被缩放以得到不同量的DNA,包括模板DNA的所有组分均可按比例缩放(图6)。推荐的20 μl扩增反应可得到约7 μg DNA,而5 μl的反应可得到1–2 μg。我们不推荐小于5 μl的反应体系。

  图2. GenomiPhi DNA扩增试剂盒扩增产物。使用CTAB或碱裂解方法从小麦叶片中抽提的DNA。抽提的DNA和纯化的DNA用GenomiPhi DNA扩增试剂盒扩增。泳道7用的样品产量很低,显示扩增反应被抑制。

  定量扩增产物
  
完成后的扩增反应体系中包括扩增产物,未用的六聚体和dNMP及dNDP等。由于六聚体和核苷酸的存在,扩增产物不能直接用紫外吸收法(OD260)来定量,而需要用乙醇沉淀或色谱柱(MicroSpin G-50)纯化。我们推荐使用PicoGreen双链DNA定量试剂来精确定量未纯化的扩增产物。

 

  用扩增产物进行遗传分析
  
扩增反应产物是模板DNA的高分子量(平均约40Kb)的concatamers。扩增产物可直接用于下游应用,虽然PCR的条件可能需要重新优化。如果模板DNA的质量足够高的话,扩增产物能够代表模板DNA。

  GenomiPhi扩增的DNA已经被成功地用在多个应用领域:包括简单的(图7)、多元的和实时PCR, SNP 基因分型(Third Wave Invader™ assay, MegaBACE™ SNuPe™ genotyping kit, GeneChip™HuSNP™ Mapping Assay, Pyrosequencing™),STR和SSR基因分型(图8),比较基因组杂交(CGH),克隆和文库构建,异源双链分析,狭缝和点杂交,以及酵母双杂交系统等。

图3. 扩增动力学和产量。用GenomiPhi DNA扩增试剂盒扩增纯化的玉米(2500Mb),大豆(1115Mb),小麦(15996Mb),人(3000Mb)和λ DNA(40Kb)的基因组DNA,虽然基因组大小差异很大,但是产量和扩增动力学却基本相同。产量用PicoGreen双链DNA定量试剂确定。

  结论
  植物中的多糖和多酚化合物可以干扰DNA抽提。GenomiPhi DNA扩增试剂盒可以从叶片和种子中制备微克级DNA,通常一步简单的裂解就可以制备出足够量的DNA用于扩增反应。由于植物中富含多糖和多酚,扩增前就需要进一步的纯化。碱裂解法DNA的产量低于CTAB法,但更为简便和省时。

  扩增反应产生模板DNA的高分子量的con-catamers。如果用足够高质量的DNA作为模板,扩增产物能够代表模板DNA。用扩增产物做遗传分析前无需进一步纯化,但是一些反应条件,尤其时PCR的条件,可能需要优化。

图4. 缩放GenomiPhi DNA扩增反应。在不同反应体积中扩增纯化的玉米,大豆,小麦和人基因组DNA。

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