يوضح هذا المقال بروتوكول مفصل لعزل الحمض النووي وبناء مكتبة التسلسل الفائق من المواد دار النباتات بما في ذلك الإنقاذ من الحمض النووي استثنائية ذات النوعية الرديئة.
Method Article
* These authors contributed equally
يوضح هذا المقال بروتوكول مفصل لعزل الحمض النووي وبناء مكتبة التسلسل الفائق من المواد دار النباتات بما في ذلك الإنقاذ من الحمض النووي استثنائية ذات النوعية الرديئة.
العشبية مصدرا لا يقدر بثمن من المواد النباتية التي يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الدراسات البيولوجية. ويرتبط استخدام العينات دار النباتات مع عدد من التحديات بما في ذلك عينة الحفاظ على نوعية والحمض النووي المتدهورة والمدمرة لأخذ العينات من عينات نادرة. من أجل استخدام أكثر فعالية المواد دار النباتات في المشاريع الكبيرة التسلسل، هناك حاجة إلى طريقة يمكن الاعتماد عليها وقابلة للتطوير لإعداد مكتبة وعزل الحمض النووي. وتبين هذه الورقة بروتوكول قوية، وبداية لنهاية للحمض النووي والعزلة والفائق مكتبة البناء من عينات دار النباتات التي لا تحتاج إلى تعديل لعينات الأفراد. هذا البروتوكول مصمم خصيصا لتدني نوعية المجفف مصنع المواد وتحيط الاستفادة من الأساليب القائمة عن طريق تحسين طحن الأنسجة وتعديل التحديد حجم المكتبة، وإدخال خطوة ريمبليفيكيشن اختياري لمكتبات منخفضة الغلة. ريمبليفيكيشن مكتبات الحمض النووي منخفضة الغلة يمكن إنقاذ العينات المستمدة من عينات دار النباتات لا يمكن الاستغناء عنه، ويحتمل أن تكون قيمة، يلغي الحاجة إلى أخذ العينات الإضافية المدمرة ودون إدخال التحيز تسلسل واضح للمشترك تطبيقات النشوء والتطور. البروتوكول قد تم اختباره على مئات الأنواع العشب، ولكن من المتوقع أن تكون قابلة للتكيف للاستخدام في السلالات النباتية الأخرى بعد التحقق. هذا البروتوكول يمكن أن تكون محدودة بالحمض النووي المتدهورة جداً، حيث لا توجد شظايا في نطاق الحجم المطلوب، ونواتج الأيض الثانوية الموجودة في بعض المواد النباتية التي تحول دون عزل الحمض النووي نظيفة. وعموما، يدخل هذا البروتوكول طريقة سريعة وشاملة تسمح بعزل الحمض النووي وإعداد مكتبة العينات 24 في أقل من 13 h, مع فقط 8 ح وقت العملي النشط مع الحد الأدنى من التعديلات.
مجموعات دار النباتات مصدر يحتمل أن تكون قيمة الأنواع والتنوع الجينومي للدراسات بما في ذلك السلالات1،2،3،4،علم الوراثة السكانية5، الحفظ علم الأحياء6والأنواع الغازية البيولوجيا7سمة تطور8. ويسلط الضوء على إمكانية الحصول على مجموعة متنوعة غنية من الأنواع، والسكان، والمواقع الجغرافية، والنقاط الزمنية "الكنز"9 هو دار النباتات. تاريخيا، طبيعة الحمض النووي المستمدة من دار النباتات المتدهورة قد أعاق المشاريع المستندة إلى بكر، محيلة الباحثين غالباً باستخدام علامات فقط وجدت في نسخة عالية، مثل مناطق الجينوم بلاستيدات الخضراء أو مباعدة يدون الداخلية (البحث عن) ريبوسومال الجيش الملكي النيبالي. نوعية العينات والحمض النووي تختلف على نطاق واسع على أساليب المحافظة على9،10، مع فواصل مزدوجة-الذين تقطعت بهم السبل وتجزئة من الحرارة المستخدمة في عملية التجفيف يجري الأشكال الأكثر شيوعاً من الأضرار، وخلق ما يسمى 90% الحمض النووي إقفال التي قد شغلت الدراسات المستندة إلى بكر11. وبصرف النظر عن التجزؤ، المسألة الثانية الأكثر انتشارا في دار النباتات علم الجينوم هو التلوث، مثل التي تستمد من الفطريات اندوفيتيك13 أو الفطريات المكتسبة بعد الوفاة بعد جمع ولكن قبل تصاعد في دار النباتات12، على الرغم هذه المشكلة يمكن حلها بيوينفورماتيكالي نظراً لقاعدة حق فطري (انظر أدناه). مشكلة الثالثة، وأقل شيوعاً، تعديل تسلسل عن طريق السيتوزين deamination (C/G→T/A)14، على الرغم من أنه يقدر أن تكون منخفضة (~ 0.03 ٪) في دار النباتات العينات11. مع ظهور التسلسل الفائق (HTS)، يمكن التغلب على مسألة التجزؤ مع القراءات قصيرة وتسلسل عمق12،15، مما يتيح الحصول على البيانات الجينومية مستوى من عينات عديدة ذات جودة منخفضة الحمض النووي، وحتى في بعض الأحيان السماح تسلسل الجينوم كله15.
أصبحت أكثر كثيرا ما تستخدم عينات دار النباتات وهي من أكبر مكونات المشاريع النشوء والتطور16. تحدي الحالي لاستخدام العينات دار النباتات ل HTS هو استمرار الحصول على كافية مزدوج تقطعت بهم السبل الحمض النووي، شرطا لازما لتسلسل البروتوكولات، من العديد من الأنواع في الوقت المناسب، دون الحاجة إلى تحسين أساليب للفرد العينات. في هذه الورقة، هو أثبت بروتوكول لاستخراج الحمض النووي وإعداد مكتبة دار النباتات عينات من أن يستفيد من الأساليب القائمة، وتقوم بتعديلها للسماح لنتائج سريعة وقابلة للتكرار. يسمح هذا الأسلوب لإكمال تجهيز من العينة إلى مكتبة عينات 24 في ح 13، مع وقت التدريب العملي على ح 8، أو ح 16، مع مرور الوقت العملي ح 9، عندما يكون مطلوباً الخطوة ريمبليفيكيشن الاختياري. المعالجة المتزامنة للمزيد من نماذج قابلة للتحقيق، على الرغم من عاملاً يحد من قدرة أجهزة الطرد المركزي، والمهارات التقنية. البروتوكول يهدف إلى تتطلب فقط نموذجي معدات المختبرات (ثيرموسيكلير وأجهزة الطرد المركزي، وتقف المغناطيسية) بدلاً من المعدات المتخصصة، مثل البخاخات أو سونيكاتور، أو لقص الحمض النووي.
نوعية الحمض النووي وحجم الشظايا والكمية تحد من عوامل لاستخدام العينات دار النباتات في تجارب التسلسل الفائق. وسائل أخرى لعزل الحمض النووي دار النباتات وإنشاء مكتبات التسلسل الفائق أثبتت جدوى استخدام أقل من 10 نانوغرام من16من الحمض النووي؛ إلا أنها تتطلب تجريبيا تحديد العدد الأمثل من بكر دورات اللازمة لإعداد المكتبة. يصبح هذا غير عملي عند التعامل مع كميات صغيرة للغاية من مزدوجة قابلة للحياة تقطعت الحمض النووي (dsDNA)، كما تنتج بعض العينات دار النباتات إلا ما يكفي الحمض النووي لإعداد مكتبة واحدة. يستخدم الأسلوب المقدمة هنا عدد واحد من الدورات بغض النظر عن نوعية العينة، حيث يتم فقدان لا الحمض النووي في مكتبة الأمثل الخطوات. بدلاً من ذلك، يتم استدعاء خطوة ريمبليفيكيشن عند المكتبات لا تفي الحد الأدنى من المبالغ اللازمة للتسلسل. العديد من دار النباتات عينات نادرة وحيازة المواد قليلة مما يجعل من الصعب تبرير أخذ العينات المدمرة في كثير من الحالات. ولمواجهة ذلك، يسمح البروتوكول المقدم دسدنا إدخال أحجام أقل من 1.25 نغ في عملية إعداد مكتبة، وتوسيع نطاق نماذج قابلة للتطبيق للتسلسل الفائق، والتقليل من الحاجة إلى أخذ العينات المدمرة للعينات.
وقد الأمثل للأعشاب البروتوكول التالي واختبارها على مئات أنواع المختلفة من عينات دار النباتات، على الرغم من أننا نتوقع أن البروتوكول يمكن أن تطبق على العديد من المجموعات النباتية الأخرى. وهو يشمل خطوة انتعاش اختيارية التي يمكن استخدامها لتوفير جودة منخفضة و/أو عينات نادرة. استناداً إلى ما يزيد على مائتي دار النباتات عينات اختبار، يعمل هذا البروتوكول على العينات مع إدخال الأنسجة منخفضة ونوعية، مما يسمح للحفاظ على عينات نادرة من خلال أخذ العينات المدمرة الحد الأدنى. ويتضح هنا أن هذا البروتوكول يمكن أن توفر مكتبات ذات جودة عالية والتي يمكن أن تكون متسلسلة للمشاريع المستندة إلى فيلوجينوميكس.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1-وقبل أن ابدأ
2. استخراج الحمض النووي
3-مراقبة الجودة (مراقبة الجودة)
4-الحمض النووي القص
ملاحظة: هذا إصدار محسن من فراجمينتاسي مزدوجة-الذين تقطعت بهم السبل التجارية البروتوكول (انظر الجدول للمواد).
5-حبة تنظيف
6-إعداد المكتبة
ملاحظة: هذا نسخة معدلة من مجموعة المكتبة متاحة تجارياً (انظر الجدول من مواد البروتوكول).
| دورة خطوة | درجة الحرارة. | الوقت | دورات |
| تمسخ الأولى | 98 درجة مئوية | 30 s | 1 |
| تمسخ | 98 درجة مئوية | 10 s | 12 |
| الصلب/ملحق | 65 درجة مئوية | 75 s | 12 |
| التمديد النهائي | 65 درجة مئوية | 5 دقيقة | 1 |
| عقد | 4 درجة مئوية |
الجدول 1: بكر البروتوكول مرات تمسخ، والصلب، والإرشاد، ودرجات الحرارة- درجة الحرارة وأوقات كانت الأمثل الكواشف عرضت في هذا البروتوكول. إذا كان يتم تبديل الكواشف، ينبغي أن يكون الأمثل درجات الحرارة والأوقات مرة أخرى.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
عزل الحمض النووي والعائد النهائي من مكتبة
في هذه الدراسة، تجلى فعالية البروتوكول لعزل الحمض النووي دار النباتات والانتعاش لمكتبات تسلسل عالية الجودة باستخدام عينات مختلفة الخمسون مع أقدم من عام 1920 وأصغر من 2012 (الجدول 2). لكل عينة، تم استخدام حوالي 10 ملغ أنسجة نبات لعزل الحمض النووي. كان يفضل خضرة أوراق الأنسجة إذا كانت متوفرة، واختير لا الأنسجة مع تلوث الفطرية الواضحة. يمكن أن العزلة ناجحة باستخدام أنسجة الأصفر أو البنى، على الرغم من أن العائد ينب...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
البروتوكول المعروضة هنا طريقة شاملة وقوية لعزل الحمض النووي وتسلسل إعداد مكتبة من العينات النباتية المجففة. تناسق الأسلوب والحد الأدنى من الحاجة إلى تغيير على أساس جعل نوعية العينة أنها قابلة للتطوير للمشاريع الكبيرة التسلسل القائم على دار النباتات. إدراج خطوة ريمبليفيكيشن الاختياري لمكتبات منخفضة الغلة يسمح بإدراج منخفضة الجودة، وكمية قليلة، نادرة، أو عينات تاريخيا هاما وإلا لا تكون مناسبة للتسلسل.
أهمية الغلة الأولى الحمض النووي
الحمض النووي المستمدة من دار النباتات غالبا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الكتاب يعلن لديهم لا تضارب في المصالح.
ونحن نشكر تايلور أوبوتشون-الأكبر، تيشير الأردن، وزودوك كريستينا للمساعدة في جمع العينات العينات دار النباتات، وحديقة ميسوري للنباتات للحصول على عينات من دار النباتات لأخذ العينات المدمرة. وكان هذا العمل الدعم بمنحه من "مؤسسة العلوم الوطنية" (ديب-1457748).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| فيريتي الحرارية Cycler | الأنظمة الحيوية التطبيقية | 4452300 | 96 بئر |
| نظام التصوير الهلامي | Azure Biosystems | c300 | |
| Microfuge 20 Series | Beckman Coulter | B30137 | |
| الحمام الجاف الرقمي | المعياري نظام | الكهربائي العلمي BSH1001 | |
| EasyCast | B2 | ||
| PURELAB flex 2 (ماء نقي للغاية) | ELGA & nbsp ؛ | 89204-092 | |
| أنبوب DNA LoBind | Eppendorf | 30108078 | 2 مل |
| أجهزة طرد مركزي صغيرة | فيشر Scientific | 12-006-901 | |
| Vortex-Genie 2 | Fisher Scientific | 12-812 | |
| Mortar | Fisher Scientific | S02591 | البورسلين |
| Pestle | Scientific | S02595 | المركزي الخزفية |
| فيشر Scientific | 21-403-161 | ||
| ميكروويف | Kenmore | 405.7309231 | |
| أنابيب فحص كيوبيت | Invitrogen | Q32856 | |
| 0.2 مل أنبوب شريط وغطاء ل PCR | VWR | 20170-004 | |
| كيوبيت 2.0 مقياس الفلور | Invitrogen | Q32866 | |
| التوازن | Mettler Toledo | PM2000 | |
| النيتروجين السائل على المدى القصير | Nalgene | F9401 | |
| حامل الحلقة المغناطيسية | ThermoFisher Scientific | AM10050 | 96 Well |
| حمام مائي | VWR | 89032-210 | |
| أدوات تقليب الألواح الساخنة | VWR | 97042-754 | |
| غاز النيتروجين السائل | UN1977 | ||
| 1 × TE Buffer | Ambion | AM9849 | درجة الحموضة 8.0 |
| CTAB | AMRESCO | 0833-500G | |
| 2-MERCAPTOETHANOL | AMRESCO | 0482-200ML | |
| Ribonuclease A | AMRESCO | E866-5ML | محلول 10 مجم / مل |
| Agencourt AMPure XP | Beckman Coulter | A63882 | |
| كلوريد الصوديوم | الحيوي WORLD | 705744 | |
| كحول الأيزوبروبيل | الحيوي WORLD | 40970004-1 | |
| المياه الحيوية الخالية من النويات | WORLD | 42300012-2 | |
| Isoamyl الكحول | فيشر Scientific | A393-500 | |
| أسيتات الصوديوم ثلاثي هيدرات | فيشر Scientific | s608-500 | |
| جنيه أغاروز | GeneMate | E-3120-500 | |
| 100bp PLUS سلم الحمض النووي | الذهب التكنولوجيا الحيوية | D003-500 | |
| EDTA ، ملح ثنائي الصوديوم | IBI Scientific | IB70182 | |
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Life Technologies | Q32854 | |
| TRIS | MP Biomedicals | 103133 | صبغة |
| باللون الأرجواني (6 X) | New England BioLabs | B7024S | |
| NEBNext dsDNA Fragmentase | New England BioLabs | M0348L | |
| NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit ل Illumina & nbsp ؛ | نيو إنجلاند BioLabs | E7645L | |
| NEBNext Multiplex Oligos ل Illumina | New England BioLabs | E7600S | مجموعة بادئات ثنائية المؤشر 1 |
| NEBNext Q5 Hot Start HiFi PCR Master Mix | New England BioLabs | M0543L | |
| Mag-Bind RXNPure Plus | Omega bio-tek | M1386-02 | |
| Gel Red 10000 X | Pheonix Research | 41003-1 | |
| محلول الفينول | SIGMA Life Science | P4557-400ml | |
| PVP40 | SIGMA-Aldrich | PVP40-50G | |
| Chloroform | VWR | EM8.22265.2500 | |
| Ethanol | Koptec | V1016 | 200 رمل السيليكا |
| المقاوم VWR | 14808-60-7 | ||
| بادئات إعادة التضخيم | تقنيات الحمض النووي | المتكاملة انظر النص | |
| تسلسل v.5.0.1 | GeneCodes |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission