一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法

一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法
一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法

分子植物育种,2006年,第4卷,第1期,第143-146页

MolecularPlantBreeding,2006,Vol.4,No.1,143-146

实验方法

ExperimentalTechnique

一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法

庄军平1苏菁2陈维信1*

1广东省果蔬保鲜重点实验室,华南农业大学园艺学院,广州,510642;2中山大学生命科学院,广州,510275

*通讯作者,wxchen@scau.edu.cn

摘要从香蕉果实在中分离高质量的RNA是从分子水平上研究香蕉果实成熟软化过程中相关基因表达的重要前提。实验表明,用已报道的相关RNA的提取方法,即便利用已报道的从其它果实中成功提取出高质量RNA的方法,也不能从香蕉果实中分离出高质量的RNA。这主要是由于香蕉果实富含多糖、多酚和一些其它次生代谢物,在RNA提取过程中这些物质会与RNA共同沉淀,从而影响RNA的产量和质量。到目前尚无商业化的RNA抽提试剂盒适用于香蕉果实RNA的提取。因此,探索出从香蕉果实中提取高质量RNA的方法就具有十分重要的意义。本文所报道的RNA提取的简便方法,可从以香蕉果肉和果皮中成功提取高质量的RNA,产量可达48 ̄72μg?g-1?FW-1,且整个提取过程可在一天完成;通过测定其A240/260和A260/280的比值表明,该该方法可有效降低RNA提取过程中多糖、酚类物质和其它次级代谢物以及蛋白质的污染,提取方法所提取的RNA纯度较高;在1%琼脂糖凝胶电泳,EB染色后结果表明RNA在整个的提取过程中结构完整,未发生明显降解;利用RT-PCR技术,从所提RNA中成功克隆出了β-半乳糖苷酶基因cDNA片段,这表明其质量完全可满足进一步分子生物学研究的要求。

关键词香蕉果实,RNA提取

AnEffectiveMethodforHigh-qualityRNAIsolationfromBananaFruit

ZhuangJunping1SuJing2ChenWeixin1*

1KeyLabofFruitandVegetableStorageofGuangdongProvince,HorticultureCollegeofSourthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,510642;2LifeScienceCollegeofZhongshanUniversity,Guangzhou,510275

*Correspondingauthor,wxchen@scau.edu.cn

AbstractHigh-qualityRNAisolationfrombananafruitisaprerequisitetothestudyofgeneexpressionatthemolecularlevelofbananafruitripeningandsoftening.However,Previousattemptstoextracthigh-qualitytotalRNAfrombananafruitsusingpublishedprotocolshaveproventobeunsuccessful,eventheuseofprotocolsdevel-opedfortheextractionofRNAfromotherfruittissue.RNAisolationfrombananafruitisdifficultduetobananafruitcontaininglargeamountsofpolysaccharides,polyphenol,whichoftenco-precipitateandcontaminatetheRNAduringtheextraction,therebyaffectingboththequalityandquantityofRNAwhenusingconventionalproto-cols.Untilnow,nocommercialkithasbeendevelopedspecificallyfortheisolationofhigh-qualityRNAfromba-nanafruit.SooptimizedprotocolsforRNAisolationfrombananafruitarenecessary.HerewedescribeasimpleprocedureforRNAisolationfrombananafruit.UsingthisprotocolweobtainedgoodRNAyield(48 ̄72μg?g-1?FW-1)frombananafruitpulpandpeelwithlowlevelsofpolysaccharides,polyphenoliccompoundsandproteincontami-nantsasdeterminedbyA240/260andA260/280,respectively.Furthermore,thisRNAwasnotdegraded,aswasdemon-stratedbyvisualizingtheribosomalRNAofthesampleson1%agarosegelelectrophoresis.RT-PCRanalysisofactinintheseRNAextractsalsodemonstratedthattherearenocontaminantsthatinterferewithreversetranscrip-tionorPCRreactions.AllofabovedemonstratedthatthebananaRNAisolationprotocolpresentedinthispapercanbeusedtoefficientlyisolatehighqualityRNAwithlowlevelsofcontaminantssuitableforrelatedmolecularresearches.

KeywordsBananafruit,RNAextraction

分子植物育种

MolecularPlantBreeding

从香蕉果实中分离和提纯高质量的RNA,并用其构建香蕉果实cDNA文库,通过RT-PCR进行相关基因的克隆、进行Northern杂交和蛋白质体外翻译试验,是从分子水平上对香蕉果实的形成、发育和果实成熟软化相关基因研究的基础。

虽然已有许多有关从植物中提取RNA的方法报道,且有商业化RNA提取试剂盒,但都不太适用于从香蕉果实中提取高质量的RNA。这主要是由于香蕉果实中含有大量的多糖、酚类和一些次生代谢物质(Lizadaetal.,1990),这些物质在RNA提取过程中不但不易除去,且在除去过程中易导致RNA的降解,影响RNA的质量(ZengandYang,2002),使其不能在体外进行翻译,不能满足进一步实验的要求。

为解决这一问题,我们尝试在提取RNA常规方法的基础上进行优化和改进,成功地获得得到了高质量RNA。现介绍如下。

1材料和方法

1.1实验材料

供试材料香蕉(MusaparadisiacaL.var.sapien-tum)购置于广州市番禺区万顷沙镇,采收成熟度为7 ̄8成熟。挑选大小均匀、无病虫害及机械伤害的蕉指,用0.1%漂白粉水溶液清洗,再用杀菌剂(0.05%的施保功)浸泡1 ̄2min后晾干,然后在16℃恒温箱中贮藏。

1.2RNA提取试剂

提取缓冲液[100mmol/LTris-Cl(pH8.2)、1.4mol/LNaCl、20mmol/LEDTA(pH8.0)2%CTAB],水饱和酚,70%乙醇,DEPC处理过的水,3mol/LNaAC(pH5.2),10mol/LLiCl,氯仿:异戊醇(24:1),β-巯基乙醇,无水乙醇。

1.3RT-PCR试剂及引物的合成

SuperScriptTMII反转录酶,15mmol/LMgCl2,0.1mol/LDTT,10mmol/LdNTPMix,TakaraLaTaqDNA聚合酶等。

用于RT-PCR扩增的基因为β-半乳糖苷酶,其大小约为1.3Kb,其引物合成如下。上游引物:5'GG(G/T)GGTTTTCCTGTTTGGCTNAA3';下游引物:5'GCAGTC(G/A)GG(G/A)AG(G/A)ATGCTNA3';其中N=A、G、C、T。

1.4RNA的提取

(1)分别取3g香蕉果皮、果肉置于液氮中研磨成粉末然后加入65℃预热的20ml的提取缓冲液中(缓冲液预热前加入6μl的2-巯基乙醇)。

(2)将离心管在65℃水浴锅中温浴1h,后冷却至室温,并加入等体积的氯仿:异戊醇(24:1)在12000×g下离心15min。

(3)取上清液,再用等体积氯仿:异戊醇抽提,如上离心。

(4)取上清液,加入10mol/LLiCl至最终浓度为3mol/L,在4℃下隔夜沉淀RNA,后在17000×g下离心20min。

(5)将沉淀用DEPC处理过的水溶解,依次用苯酚、苯酚:氯仿(1:1)和氯仿,进行抽提。

(6)将上清液加入1/15V的pH5.2的3mol/LNaAC和1/5V的无水乙醇,混合后在冰浴上,放置2h,再离心25min。

(7)在上清液加入pH5.2的3mol/L的NaAC和3倍体积的无水乙醇,使NaAC的最终浓度为0.3mol/L,在-70℃下放置3h,沉淀RNA。

(8)离心20min后弃上清,加4℃预冷的70%乙醇洗涤沉淀,重复2次。

(9)用等体积70%乙醇洗涤沉淀,后干燥,并将RNA悬浮于80μlDEPC处理过的水中(不宜完全干燥,否则沉淀难以完全溶解),-80℃冰箱中保存备用。

1.5纯度、产量及完整性检测

取4μlRNA溶液,稀释至1ml,后测定230nm,260nm,280nm处的吸光值,即A230、A260和A280,并计算A260/A230,A260/A280的比值,确定其纯度,再按照以下公式计算RNA回收率:

RNA回收率(μg?g-1?FW-1)=(A260×40×稀释倍数×原液体积)/提取样品质量(g)

取3μl总RNA溶液,在1%琼脂糖凝胶中电泳,溴化乙锭染色,后在QualityOne凝胶成像系统下观察并拍照。

1.6RT-PCR分析

1.6.1cDNA第一链的合成

cDNA第一链的合成采用美国Invitrogen公司生产的SuperScriptTMII反转录酶进行,具体操作按产品说明指导书进行。

1.6.2PCR反应

反应体系(25μl):10×PCRBuffer[200mmol/L

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Tris-HCl(pH8.4),500mmol/LKCl]:2.5μl,50mmol/LMgCl2:0.75μ

l,10mmol/LdNTPMix:0.5μl,上游引物(10μmol/L):0.5μl,下游引物(10μmol/L):0.5μl,

TakaraLaTaqDNA聚合酶等(5U/μl)0.2μl,cDNA第一链1μl;加双蒸水至25μl。

反应条件:94℃预变性2min后再加入Takara

LaTaqDNA聚合酶,变性温度94℃1min,延伸72℃1min,循环数36,后在72℃下延伸10min。

2结果与分析

2.1总RNA纯度、

产量及完整性从表1可看出,香蕉果肉、果皮的RNA的

A260/A230比值均超过了1.9,A260/A280比值均在1.8以

上,这说明采用该方法所提的RNA基本上排除了多糖、多酚和蛋白质等物质的污染,且从表中还可看出其产量可达48μg?g-1?FW-1以上。

将所提取的RNA在1%非变性琼脂糖凝胶中电泳进行检测,结果如图1所示,从图中可清晰看出

28S和18S两条带,这说明RNA在整个的提取过程

中结构完整,未发生明显降解。

2.2RT-PCR扩增结果

RT-PCR扩增结果如图2所示,从图中可以看出,无论是用从香蕉果肉还是果皮中提取的总RNA进行RT-PCR扩增,均可以扩增出与预期大小相符合的cDNA片段,且1与2,3与4重复性很好,这进一步说明该方法提取的香蕉果肉和果皮的总RNA

质量较高,可完全满足于从分子水平上对香蕉果实相关基因进行深入研究的需要。

3讨论

虽然已有许多植物RNA提取方法的报道,如常

一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法

AnEffectiveMethodforHigh-qualityRNAIsolationfromBananaFruit

规的异硫氰酸胍法、SDS/酚法以及商业化的Trizol试剂盒法等。但本研究发现这些方法很难从香蕉果实中提取到高质量的RNA,这主要是由于香蕉果实中富含多糖、酚类物质和其它的一些次生代谢物质,这些物质可与RNA相互作用,形成不溶于水相的复杂混合物,因此在抽提过程中RNA可与这些物质共聚合而损耗,

从而影响RNA的提取量与质量

(Schneiderbaueretal.,1991;Lewinsohnetal.,1994),

故常规的提取方法均难以从香蕉果实中提取高质量

表1通过分光度计所测得的香蕉果皮、果肉总RNA的量和质量

Table1RNAyieldandqualitybyspectrophotometricevaluation

样品

Sample

香蕉果肉

Bananapulp

香蕉果皮

Bananapeel

吸光度比值

AbsorbanceratiosA260/A2301.922.03

A260/A2801.8481.812

RNA回收率(μg?g-1?FW-1)Yield(94℃)72.7448.13

图1香蕉果皮、果肉总RNA电泳图

注:1 ̄2泳道代表香蕉果肉的总RNA;3泳道代表香蕉果皮的总RNA

Figure1AgarosegelelectrophoreticanalysisoftotalRNAfrombananafruit

Note:Lanes1 ̄2representstotalRNAfrombananapulp;Lane3representstotalRNAfrombanana

pericarp

图2β-半乳糖苷酶基因RT-PCR扩增结果电泳图

注:M:分子量标准;泳道1 ̄2和泳道3 ̄4分别代表以香蕉果肉和果皮mRNA扩增的结果

Figure2AgarosegelelectrophoreticanalysisofRT-PCRampli-fiedcDNAofβ-galactosidasegene

Note:LaneMrepresentsDNAmarker;Lanes1 ̄2andlanes3 ̄4areRT-PCRproductsamplifiedfrombananapulpand

pericarprespectively

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分子植物育种

MolecularPlantBreeding

的RNA。因此提取香蕉果实RNA的关键就在于如何防止酚类物质的氧化和除去多糖。

有关阻止酚类物质被多酚氧化酶氧化的措施主要是加入PVP和β-巯基乙醇。PVP作为多酚化合物的螯合剂,具有很强的结合酚类物质的能力,使之不能被氧化成醌类,有效地防止其与RNA的结合。β-巯基乙醇作为强还原剂能防止多酚氧化,还可以打断多酚氧化酶的二硫键而使之失活,从而阻止酚类物质被多酚氧化酶氧化,有效地防止其与RNA的结合。本研究认为在配制提取缓冲液时加入20mmol/LEDTA(pH8.0),并在加样前在提取缓冲液预热时加入3μl/10ml的β-巯基乙醇,可有效地防止多酚类物质氧化,这种处理比单独加入β-巯基乙醇或PVP效果好。究其原因也可能是因为PVP虽然可以作为螯合剂,结合酚类物质,使之不能被氧化成醌类,但其在结合酚类物质过程中,也可与水饱和酚发生不可逆的结合,从而结合掉一部分RNA,影响其提取质量(Huetal.,2002);而β-巯基乙醇能防止多酚氧化、阻止酚类物质被多酚氧化酶氧化的原理主要是其可不但可作为强还原剂防止氧化,还可以打断多酚氧化酶的二硫键而使酶失活,大大减少了抽提中对RNA质量的影响。

多糖是影响香蕉果实RNA提取的另一重要因素。由于香蕉果实糖类物质含量高达15% ̄20%(胡位荣等,2003),因此在抽提过程中就必须首先要除去多糖。除去多糖的方法可用醋酸钾、低浓度乙醇和醋酸钾/低浓度乙醇来沉淀匀浆上清液中的多糖,从而达到除去多糖的目的。由于糖类物质的理化性质与RNA比较相似,提取中往往与RNA形成难溶的沉淀物,故除去多糖的过程中也将RNA除去了。这就存在这样一个矛盾,为了消除多糖人们不断增加除糖的次数,而这样又增加了RNA的损失;减少除糖的次数虽可减少RNA的损失,但又降低了RNA的纯度。因此在除多糖这一步骤中醋酸钾和乙醇的量的确定和处理次序就成了该步骤的关键。本研究认为在顺序用苯酚、苯酚:氯仿(1:1)和氯仿进行抽提后,加入1/15VpH5.2的3mol/LNaAC和1/5V的无水乙醇混匀并在冰浴上静置2h,可促多糖沉淀而不会聚沉RNA分子;然后在弃除多糖沉淀的上清液中加入终浓度为0.3mol/L的NaAC和3倍体积的无水乙醇,-70℃下放置3h至过夜,即可获得高质量的RNA。

研究结果表明,本方法所提取的总RNA,不但获得的RNA量高,纯度也高,完全可以满足进一步从事相关分子生物学研究的要求,并可在一天半内完成整个抽提过程,具有快速、简便、操作简单、获取RNA质量高等优点,可为其它多酚、多糖和多次生代谢物质RNA的提取提供参考。

致谢

本研究由广东省重点科技攻关项目资助。

参考文献

HuC.G.,HondaC.,KitaM.,ZhangZ.L.,TsudaT.,andMoriguchiT.,2002,AsimpleprotocolforRNAisolationfromfruittreescontaininghighlevelsofpolysaccharidesandpolyphenolcompounds,PlantMol.Biol.Rep.,20:69a-69g

HuW.R.,ZhuX.R.,WangZ.X.,ZhangZ.Q.,andJiZ.L.,2003,Advancesofresearchonpostharvestandstoragephysiologyofbananafruit,GuangzhouDaxueXuebao(JournalofGuangzhouUniversity),2(3):228-234(胡位荣,朱西儒,王正询,张昭其,季作梁,2003,香蕉果实采后及贮藏生理研究进展,广州大学学报,2(3):228-234)

LewinsohnE.,SteeleC.L.,andCroteauR.,1994,SimpleisolationoffunctionalRNAfromwoodystemsofgymnosperms,PlantBiol.Rep.,12:20-25

LizadaM.C.C.,PantasticoEr.B.,AbdShukorA.R.,andSabariS.D.1990,Ripeningofbanana,In:HassonandPantasticoEr.B.(eds.),Banana:ASEANFoodHandingBureau,KualaLumpur,pp.65-83

SchneiderbauerA.,SandermannJr.H.,andErnstD.,1991,Isola-tionoffunctionalRNAfromplanttissuesrichinphenoliccompounds,Anal.Biochem.,197(1):91-95

ZengY.,andYangT.,2002,RNAisolationfromhighlyviscoussamplesrichinpolyphenolsandpolysaccharides,PlantMol.Biol.Rep.,20:417a-417e

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