重金属复合污染农田土壤DNA的快速提取及其PCR-DGGE分析

国内首次运用FastPrep○R 核酸快速提取系统提取了重金属复合污染农田土壤的DNA ,并对其进行了聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳 (PCR DGGE)分析。结果表明 ,FastPrep○R核酸提取仪与相应的FastD NASPINKitforSoil试剂盒联用时 ,能有效地分离到纯度较高的重金属污染农田土壤的DNA。PCR DGGE电泳图谱表明 ,PCR产物经DGGE检测后得到的电泳条带清晰且分离效果好 ,可以明显反映出重金属复合污染导致了农田土壤微生物在基因上的损伤 ,影响到农田土壤生态系统的细菌丰富度 ,改变了土壤环境的优势菌群 ,从而使农田土壤微生物群落结构多样性发生变化。可见 ,FastPrep○R核酸提取系统同样适用于重金属污染农田土壤环境中微生物基因组DNA的快速分离和纯化 ,得到的DNA可直接用于PCR DGGE分析。

三峡兰陵溪杉木马尾松混交林土壤DNA空间异质性分析

Soil samples were collected to a depth of 20 cm using a 3.0 m × 3.0 m grid in 900 m 2(30.0 m ×30.0 m) plots for analysis of spatial patterns of soil in undisturbed area of China fir(Cunninghamia lanceolata) and Masson pine(Pinus massoniana) mixed forest in the Three Gorger Reservoir Areas.The investigation data showed that the average of soil DNA content was 922.71 μg·g-1 water-free soil,the maximal value was 6 761.30 μg·g-1 water-free soil,and the less value 58.52 μg·g-1 water-free soil.The geostatistical analysis indicated that the spatial distribution characteristic was not obviously reflected by the liner graphs while samples were randomly distribution and independent each other.The separation distance among samples was related to precision of soil DNA content,the effects of non-structure factors(environment factors,disturbed factors) on spatial correlation structure would disappeared due to the separation distance in excess of 18.84 m,and the spatial correlation of soil DNA faded down in plots.Spatial variability in soil DNA in the region was mostly contributed by the influencing factors including soil nitrogen,soil organic matter and content of soil water.

土壤DNA提取与纯化方法的研究

土壤DNA提取与纯化成为研究土壤微生物微生态的首要前提,本文系统总结了国内外提取和纯化土壤DNA的方法。

土壤微生物分子生态学研究中总DNA的提取

建立了一种土壤DNA提取方法。根据DNA产量和纯度2个评价指标,从3种手提土壤DNA方法中优选出方法B为手提DNA方法(Labmethod),它包括样品预处理,细胞裂解,粗DNA纯化,其中细胞裂解组合了玻璃珠击打,SDS裂解,溶菌酶裂解。进一步应用PCR-限制性片段长度多态性(Restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)技术及PCR-温度梯度凝胶电泳(Temperaturegradientgelelectrophoresis,TGGE)技术,结合DNA产量、纯度、片段大小以及所反映的微生物群落结构特性等指标评价了手提方法(Labmethod)得到的总DNA质量,并将这些结果与2种应用较广的商业试剂盒(MoBioUltraCleanSoilDNAKit和Bio101FastDNASPINKit(ForSoil))所得DNA的各种指标进行了比较。结果表明,手提方法(Labmethod)的粗DNA产量低于Bio101Kit的,但高于MoBioKit的。这些方法所得DNA的长度都在21kb左右,Labmethod提取的DNA没有严重被剪切现象,而2种试剂盒提取的DNA都有不同程度的剪切。手提方法得到的DNA经纯化后,应用细菌及真菌特异引物进行PCR扩增,均能获得目的片段,表明该方法能从土壤中同时有效提取细菌和真菌总基因组DNA。并且,手提方法所得DNA的细菌16SrDNA和真菌18SrDNA的PCR-RFLP图谱与两种商业试剂盒的图谱基本相似,但3种方法提取的DNA在细菌16SrDNAV3区和真菌28SrDNA片段的PCR-TGGE图谱上都存在一定差异,主要表现在一些弱势条带的有无或强弱上。这说明手提方法提取的总DNA与2种商业试剂盒一样,在一定程度上能反映微生物群落的多样性和组成。总之,手提DNA方法(Labmethod)所用试剂普通,价格便宜,能在4h以内获得够质够量的土壤DNA用于微生物分子生态学研究,较适合于广大普通实验室进行土壤DNA提取工作。

浙贝母根际土壤总DNA提取和纯化方法的比较

本研究通过对6种土壤总DNA提取方法(CTAB-SDS-冻融法、玻璃珠-SDS-酚氯仿抽提法、玻璃珠-聚乙烯聚吡咯烷酮-SDS法、玻璃珠-聚乙烯聚吡咯烷酮-溶菌酶法、玻璃珠-聚乙烯聚吡咯烷酮-冻融法和UltraClean试剂盒法)和4种纯化方法(改进琼脂糖凝胶电泳法、2%聚乙烯吡咯烷酮-琼脂糖凝胶电泳法、PVPP层析柱法和低熔点琼脂糖电泳法)的比较,证明利用20 mmol/L EDTA(pH 7.5)预处理土壤后,利用CTAB-SDS-冻融法提取土壤总DNA并经改进琼脂糖凝胶电泳法纯化获得的浙贝母根际土壤总DNA的得率和纯度相对较高,达44.00μg/g±2.65μg/g土壤,可用于后续基于16S rDNA分析基础上的土壤微生物分子生态学的分析工作。

采用实时荧光定量PCR技术比较提取土壤真菌DNA方法的差异

[目的]采用实时荧光定量PCR技术比较手提方式和OMEGA微量土壤DNA提取试剂盒获得土壤中真菌DNA的差异。[方法]接种5个梯度稀释的辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)菌丝到灭菌土壤中,并设置不接种的样品为阴性对照。采用手提方式和OMEGA土壤微量DNA提取试剂盒分别提取制备的土壤样品,采用实时荧光定量PCR方法和辣椒疫霉菌的特异性引物对土壤样品中的辣椒疫霉菌进行定量,并对结果进行比较,分析两种方法的特点。[结果]手提方式和试剂盒方式获得的土壤真菌DNA受土壤中杂质的影响较小,并且均能获得适合实时荧光定量PCR技术的模板DNA。采用试剂盒方式获得的辣椒疫霉菌定量结果比手工提取方式获得的辣椒疫霉菌定量结果平均高2.78倍。[结论]采用OMEGA微量土壤DNA提取试剂盒方法获得的菌体基因组DNA的量较多,定量结果更精确;手提方法所需试剂均为常用生化试剂,方便获得且价格低廉。因此,两种方法各有优势,可以根据实际情况选择。

四种土壤微生物总DNA的纯化方法的比较

比较了4种从土壤中直接抽提的微生物总DNA的纯化方法,实验结果表明1 %的琼脂糖凝胶电泳纯化方法及葡聚糖凝胶G 2 0 0离心层析纯化方法均不能完全纯化从土壤中抽提的微生物总DNA。若将直接抽提的总DNA先经葡聚糖凝胶G 2 0 0离心层析纯化,再用1 %的琼脂糖凝胶电泳纯化,则能取得较好的纯化效果。含2 %PVP的1 %琼脂糖凝胶电泳纯化,用DNA凝胶回收试剂盒回收后没有得到纯化后的土壤微生物总DNA。

一种适用于PCR的土壤微生物DNA的提取方法

[目的]对土壤微生物的DNA进行提取,以建立一种适用于PCR技术分析的土壤微生物DNA的快速提取方法。[方法]采用了2种不同的直接裂解法提取土壤微生物DNA,并用细菌通用引物27F和1492R进行PCR扩增16S rDNA片段。[结果]2种方法提取的土壤微生物总DNA电泳结果显示没有差别,但是只有CTAB、溶菌酶、冻融裂解法提取的总DNA不需要纯化,在增加Mg2+用量的条件下,只需用第一轮非特异PCR产物作为模板即可扩增出16S rDNA片段。[结论]CTAB、溶菌酶、冻融裂解法提取土壤DNA,方法操作简单、快捷,同时适用于PCR分析,为土壤微生物群落结构的多样性分析奠定了基础。

土壤微生物DNA木聚糖酶基因多样性的研究

采用国产硅胶GF254(60型)代替进口Glass bead的改良方法抽提土壤微生物DNA,然后设计了一对扩增木聚糖酶基因片段的新简并引物,对抽提的土壤微生物DNA进行PCR扩增。扩增片段连接pMD18T载体,转化大肠杆菌,重组片段通过酶切进行RFLP分析后,测序分析得到10个木聚糖酶基因片段。对所得片段翻译的氨基酸序列进行BLAST分析表明有8个片段与来自放线菌的木聚糖酶具有较高的同源性,2个与假单胞菌的木聚糖酶具有较高的同源性。所得10个木聚糖酶片段的氨基酸序列同源性比较显示,第27个氨基酸均为天冬酰胺(N),暗示这些来自土壤微生物DNA的基因片段编码耐碱的木聚糖酶。通过构建系统进化树,发现扩增的木聚糖酶片段之间的相似性均在70%以上。

土壤微生物总DNA的V_3可变区PCR反应体系优化

为了优化以土壤微生物DNA为模板的PCR反应条件,采用E.Z.N.A.soil DNA kit试剂盒提取土壤微生物总DNA,对16SrDNA V3可变区的PCR反应体系和反应条件进行优化。主要从DNA模板用量、引物浓度、退火温度、热启动方式4个方面进行筛选试验,最后得出最适宜的土壤DNA扩增体系为:10.5ng模板DNA、5μL 10×buffer、4μL 2.5mmol/L dNTP、10μmol/L引物各1.5μL,2.5UTaq酶,加无菌ddH2O补足至50μL;PCR循环程序为:94℃预变性5min;94℃变性1min,52℃退火1min,72℃延伸70s,29个循环;72℃延伸5min。试验结果表明:选择热启动方式和合适的退火温度是获得高质量PCR产物的关键。

基于荧光定量PCR的土壤总DNA提取次数研究

探究在不借助其它仪器设备和试剂的条件下,土壤总DNA提取的优化方案。结合荧光定量PCR技术和高通量测序技术对土壤总DNA的提取次数进行研究;发现3次提取的DNA样品的核酸累计量和16S rRNA基因的拷贝数分别占总量的94.84%、85.37%,前4次提取的DNA样品的测序分析结果显示各样品中细菌的相对丰度差异不显著。因此,建议绝对定量分析的实验进行2次以上的DNA提取,定性分析和相对定量分析实验则只需1次提取即可。

富集培养及高质量DNA提取有利于从土壤宏基因组中获取新卤醇脱卤酶基因

目的:宏基因组技术作为一种不依赖于微生物纯培养的新方法,在挖掘新基因方面具有极大的潜力。本研究旨在建立一种从土壤中高效获取卤醇脱卤酶新基因的策略。方法:通过对现有DNA提取方法进行改进,同时结合富集培养途径以提高土壤宏基因组DNA质量和特异性;在此基础上,应用T-Coffee及CDEHOP程序设计特异引物并对目的基因进行扩增,同时采用正交法设计优化扩增条件,以提高获得卤醇脱卤酶基因的效率。结果:应用改进法提取的DNA质量较改进前有大幅度提高,其D260nm/D280nm及D260nm/D230nm值均大于1.8,且可以不经纯化直接用于PCR和相关酶切实验;PCR扩增目标基因的特异性增强,其中用经富集培养后所得DNA为模板扩增目标基因的特异性最强,TA克隆测序阳性结果比例最高。结论:富集培养和高质量DNA的获得有助于基于宏基因组途径获取新基因。

土壤微生物DNA提取方法研究进展

从土壤中提取微生物DNA的方法分两类——直接提取法和间接提取法,两类方法各有优势和缺陷,因而各有一定的适用范围。

土壤宏基因组学技术及其应用

传统的基于培养的研究方法只能反映土壤中少数(0.1%～10%)微生物的信息,而大部分微生物目前还不能培养,因而这部分微生物资源尚难以被有效地开发利用.宏基因组学是分子生物学技术应用于环境微生物生态学研究而形成的一个新概念,主要技术包括土壤DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选.它可为揭示微生物生态功能及其分子基础提供更全面的遗传信息,并已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果.本文对土壤宏基因组学技术的方法和应用作了详细介绍.

应用PCR-RFLP及PCR-TGGE技术监测农田土壤微生物短期动态变化

在一块农田里于一个月内连续采集5次土样,提取土样微生物总DNA,应用PCR RFLP及PCR TGGE技术监测土壤微生物的动态变化。结果表明,细菌16SrDNA和真菌18SrDNA的PCR RFLP图谱在5个采样时间点上基本一致;细菌的PCR TGGE图谱平均有40条带,其相似性在90%以上,真菌的平均有20条带,其相似性在70%以上。说明这块农田土壤细菌区系短期内变化不大,而真菌区系存在较小幅度的动态变化,并且细菌多样性远远高于真菌多样性。比较两种分子生物学方法的结果表明,PCR TGGE技术比PCR RFLP技术更能精确地反映土壤微生物的动态变化,并且能同时快速地对多个样品进行有效区分。

基于致病基因靶点的PCR法特异性检测土壤青枯菌

利用分子生物学手段,以R.solanacearum染色体上的16S rDNA ITS以及毒性质粒携带的致病性相关基因fliC为靶点,分别设计5对序列特异性引物,筛选得到了特异性扩增16SrDNA ITS保守序列的引物对RaITS-1/2以及特异性扩增病菌fliC基因片段的引物对RalfliC-F/R。比较这两对引物的扩增灵敏度、稳定性和特异性可以发现,它们均能够稳定、快速、灵敏地检测青枯菌DNA,检测灵敏度可以达到10 fg DNA/μL。在此基础上成功构建了直接检测土壤青枯菌DNA的PCR检测技术体系。

红壤中微生物总DNA的分离与纯化

采用2种不同的土壤DNA直接提取方法,提取了4种不同类型红壤的微生物总DNA,并对提取的DNA用Sephadex G-200离心层析法进行了纯化。结果表明:2种方法都可以从红壤中提取到分子量大于10kb的DNA的片段,不同提取方法获得的DNA的产量存在较大差异。方法二用冻融进行预处理再结合SDS和溶菌酶的化学裂解方法,是效果较好的DNA抽提方法。其提取DNA产量高,重复性好,适合于土壤少量样品的DNA提取。Sephadex G-200离心层析法能较好地去除土壤中的有机物杂质,DNA溶液由原来的黄褐色变得澄清透明,且不会使提取的DNA断裂或损失,是一种较好的土壤微生物总DNA纯化方法。

土壤环境基因组技术及其在新药发现中的应用

土壤是微生物最重要的生境,土壤微生物具有极大的多样性。然而传统培养技术只能得到约1%的微生物纯培养,其余都是未被纯培养微生物。利用土壤环境基因组技术,可以把未被纯培养微生物的基因克隆到载体中并在宿主中进行表达,获得比已培养微生物丰富的代谢产物多样性,这为我们发现新颖结构先导化合物以及新药开辟了新的道路。本文介绍应用环境基因组技术构建土壤DNA文库的思路和方法。

PCR-DGGE法研究新型氧肥对水淹胁迫下土壤细菌多样性的影响

以短埂大参土壤为研究对象,以水淹为胁迫因子,将短埂大参土壤进行A:单一水淹处理,B:水淹施加新型氧肥处理,C:正常浇水不施加新型氧肥处理,处理时间为36 d。对各处理第6、12、18、24、30、36天土壤中细菌16S rDNA基因的PCR扩增产物进行DGGE分析。结果表明,同时期的A处理与B处理样品的DGGE条带相似度随处理时间延长,相似度降低,B处理的第12、18、24天样品的DGGE条带数比A多且较亮;B处理的香农-威纳指数(Shannon指数)比A处理的Shannon指数高,差值呈"低-高-低"的趋势;同时期的B处理与C处理样品DGGE条带相似度较低;各处理在各检测时间内多样性表现不同,A样品土壤细菌多样性在各检测时间的相似度普遍较低,B样品土壤细菌多样性在各检测时间的相似度较高且较稳定,C样品土壤细菌多样性在各检测时间的相似度较低。说明新型氧肥对水淹胁迫下土壤细菌多样性影响较显著。