论文部分内容阅读
通过DNA序列认识参与催化酸性排水(AMD)污染形成的微生物的前提条件是寻找到适于样品的DNA提取方法。江西德兴铜矿规模巨大,开矿历史久远,对周围大片区域造成了严重污染。本研究以该矿的三个不同特征样品(C,Z和Y:有机碳含量分别为0.59%,1.40%和3.23%;Z比C和Y含较多沙粒)为例,考察了几种不同的样品预洗涤、提取和纯化方法对DNA提取物质量的影响,以建立适于该矿区及类似矿区的微生物DNA提取方法。质量评价包括提取量,片段大小,纯度,16S rDNA基因扩增效果,以及ISR(Intergenic Spacer Region)基因多样性。
样品预洗涤采用四种溶液:P(Na2HPO4和NaH2PO4:0.1M),E(Na2EDTA:0.5M), TEN2+TX-100(Na2EDTA,Tris-HCl和Na3PO4:0.1M;NaCl:1.5M;TX-100:0.05%),以及TEN3+TX-100+PVP(Na2EDTA, Tris-HCl, NaCl和Na4P2O7:0.1M;TX-100:0.05%;PVP:1%;只用于Y样品)。预洗涤只用于如下提及的前两种提取方法。
DNA提取采用四种方法:高盐冻融法(简称M1法,提取液为TEN2+TX-100+1%CTAB,-78℃和65℃交替两次),低盐蛋白酶K法(M2法,提取液含0.1 MNaCl,0.01 M Tris-HCl和0.001 M Na2EDTA;0.1 mg/ml蛋白酶K在50℃作用1小时),高盐蛋白酶K法(Zhou法,Appl Environ Microbiol62(2):316-322,不含TX-100的M1法提取液,0.08 mg/ml蛋白酶K在37℃作用0.5小时),以及ZR Soil MicrobeDNA KitTM法(Kit法,ZYMO Research Corp.)。M1和M2法均序列经过溶菌酶、SDS(在冻融前或与蛋白酶K同时)、以及玻璃珠撞击处理,而Zhou法只经SDS振荡处理(蛋白酶K处理后)。
粗DNA(经有机溶剂处理)的纯化采用六种凝胶电泳法。前四种方法均采用普通凝胶,但用如下不同的方法从凝胶中回收DNA:有机溶剂法,30% PEG溶液槽法,低熔点凝胶槽法,以及含2%PVP的低熔点凝胶槽法(该法中的普通凝胶也含2%PVP)。后两种方法在采用低熔点凝胶电泳后不经回收(直接用于基因扩增)或用试剂盒回收。
研究发现:虽然M1和M2法均可从有机碳含量较低的C和Z样品中提取到DNA,但是M2法需经预洗涤;而从有机质含量较高的Y样品中,只有经预洗涤才能提取到DNA;Zhou法只能从Z样品中提取到DNA;Kit法的DNA提取物不能在凝胶上显现。
研究还发现:提取到的DNA在经普通凝胶电泳和低熔点凝胶槽回收的纯化过程后,通常可用于16S rDNA和ISR基因的PCR扩增:虽然Kit法的提取物不能在凝胶上显现,但可成功用于如上两个基因(C样品)和只有16S rDNA基因(Z样品)的扩增。
不同方法所提取到的DNA片段大小相差不大,均在23.1 kb左右;DNA提取量为1.8μ9/9至14μg/g,但通常小于10μg/g;提取量随方法而不同,M1法从C样品中提取到的DNA总是多于M2法,但这两种方法从Z和Y样品中的提取量的比较并不显示一致趋势,取决于预洗涤条件;此外,P和TEN2+TX-100预洗涤的提取量总是高于E预洗涤。
提取到的DNA纯度随样品有机碳含量增高而下降。高盐预洗涤液(TEN2+TX-100)和高盐提取液(TEN2+TX-100+1%CTAB)均可使DNA提取物的纯度下降,特别是有机碳含量高的Y样品。考虑PCR扩增的可行性,纯化结果的稳定性,以及试验操作的简易性,通过普通凝胶电泳及低熔点凝胶槽回收被确定为本实验样品的最佳纯化方法。
不同提取方法的ISR电泳图谱显示出不同的扩增带型(数量,位置和强度)。对于C样品,经TEN2+TX-100预洗涤的M2法所得到的带数最多。对于Z和Y样品,差别则主要表现在带的强度上。
以上结果表明,为了从AMD沉积物样品中得到高质量的DNA提取物,应比较多种提取方法。对于本研究的AMD沉积物来说,预洗涤是必要的,特别是有机碳含量高的样品;并且,采用TEN2+TX-100高盐预洗涤后再用裂解条件相对温和的低盐提取法(如M2法)可得到较好的提取结果。