复杂土壤微生物DNA提取试剂盒的研发

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sy_2005
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提取高质量的土壤微生物基因组总DNA是PCR扩增检测土壤样品中目标微生物的重要前提。但由于土壤样品种类繁多、组成也相对复杂,且微生物细胞常紧紧吸附在土壤的颗粒表面,很难分离,经常会导致DNA提取时菌体裂解不完全,DNA条带弥散。此外土壤中存在的大量腐殖酸等抑制剂可能会残留在DNA溶液中,导致提取的DNA纯度差,抑制下游PCR扩增。虽然已有国外品牌如MP公司的商品化试剂盒可以较好的解决这些问题,但其长期处于市场垄断地位,售价昂贵,无形增加科研成本。有鉴于此,本文研制了一种快速、简便、经济、高效的复杂土壤微生物DNA提取试剂盒用于替代进口品牌,并对含腐殖酸抑制物的PCR扩增做了一些优化探索。1、根据土壤样品的特点,研发了一种高得率、高纯度的土壤微生物DNA提取试剂盒。与3款市场主流的商业化试剂盒(MP、天根、Omega)相比,其综合提取性能与进口MP Fast DNA?Spin Kit for Soil相当,在提取一些样品时(粉尘和淤泥)得率优于天根生化的土壤基因组DNA提取试剂盒和Omega的土壤DNA小量提取试剂盒。本课题研制的土壤DNA提取试剂盒使用成本低,仅需进口MP试剂盒的四分之一,非常适合商业化推广应用。2、为克服提取的土壤微生物DNA中可能存在的少量腐殖酸等污染物对PCR扩增的抑制,我们探索对比了人血清白蛋白(HSA)、马血清白蛋白(ESA)、牛血清白蛋白(BSA)、鸡血清白蛋白(CSA)和猪血清白蛋白(PSA)是否都有增强PCR耐抑制性的效果以及是否存在效果上的差异。结果表明5种血清白蛋白都能增强PCR耐抑制性,其中HSA抵抗腐殖酸的效果最强,在PCR体系中最低只需1 ng/μL即可解除2 ng/μL的腐殖酸造成的抑制,而解除同等腐殖酸抑制作用所需最低ESA和PSA浓度为100 ng/μL、BSA为10 ng/μL、CSA为1μg/μL。稳定性试验结果证明,只有HSA在37℃下保存21天后仍有抵抗腐殖酸抑制作用的能力,稳定性高于BSA(14天)、PSA(14天)、CSA(7天)、ESA(7天)。因此HSA可以替代传统优化剂BSA成为新型增强PCR耐抑制性的优化剂。3、除了上述5种血清白蛋白之外,我们进一步探索了8种动物源性蛋白对PCR是否有优化作用,8种动物源性蛋白分别为免疫球蛋白G(IgG),组蛋白(Histone),粘蛋白(Mucoprotein),血红蛋白(Hemoglobin),胰蛋白酶(Trypsin),肌动蛋白(Actin),亲和素(Avidin)和胶原蛋白(Collagen)。试验结果证明只有IgG和Mucoprotein具有增强PCR耐抑制性作用,其作用浓度为10 ng/μL及以上(≥10 ng/μL),其余6种蛋白均未发现有优化PCR的作用。根据这些发现,我们还研制出了一种可以极大增强PCR耐抑制性的复合蛋白添加剂,将HSA、IgG和Mucoprotein等浓度混合(20μg/μL)后可以抵抗最高6 ng/μL的腐殖酸干扰,很好的解决了土壤DNA溶液中残留的腐殖酸抑制PCR扩增的困扰。
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