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方法論記事

堅牢な DNA の隔離および標本の高スループット シーケンス ライブラリーの構築

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DOI:

10.3791/56837

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2018年3月8日

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

この記事では、DNA の隔離及び非常に質の悪い DNA の救助を含む標本材料から高スループット シーケンス ライブラリ構築のための詳しいプロトコルを示します。

要約

標本は、さまざまな生物学的研究で使用できる植物材料の非常に貴重な源です。標本の使用はサンプル保存品質、劣化 DNA、珍しい標本の破壊的なサンプリングを含む課題の番号に関連付けられます。効果的に大規模なプロジェクトの標本材料を使用、するために DNA の分離およびライブラリの準備の信頼性と拡張性の高い方法が必要です。本稿は、DNA 分離、高速ライブラリ構築に標本から個々 のサンプルの変更を必要としない堅牢で、始めから終わりまでプロトコルを示します。このプロトコルは、組織研削、ライブラリ サイズ選択を変更して低収量ライブラリのオプション reamplification ステップを導入することを最適化することにより従来の低品質の乾燥植物素材とを利用に合わせて調整します。低収量 DNA ライブラリの reamplification は、かけがえのない、潜在的に貴重な標本、追加破壊サンプリングし、共通認識できるシーケンス バイアスを導入することがなく、必要性を否定することから派生したサンプルを救うことができます。系統のアプリケーション。プロトコル数百草種でテストされていますが確認後他の植物の系統での使用に適応します。このプロトコルは、フラグメントは目的のサイズの範囲では存在しない、非常に低下した DNA ときれいな DNA 分離を抑制する二次代謝産物いくつかの植物材料の存在によって制限することができます。全体的に、このプロトコルは DNA の隔離と最小限の変更でアクティブなハンズオン タイムの 8 時間だけで 13 h 未満の 24 サンプル調製されたライブラリでは、高速かつ包括的な方法を紹介します。

概要

標本コレクションは、種と系統1,2,3, 集団遺伝学4,5, 保全を含む研究のためのゲノムの多様性の両方の可能性がある貴重な情報源生物学6、外来種生物学7、および形質進化8。種、人口、地理的な場所、タイム ポイントの豊かな多様性を取得する機能は、標本は、「宝箱」9を強調表示します。歴史的に、標本由来 DNA の劣化した自然が多い領域の葉緑体ゲノムや、リボソームの内部転写スペーサー (ITS) などの高いコピー内で見つかったマーカーのみを使用する研究者を追いやって、PCR ベースのプロジェクトを妨げています。RNA。標本と DNA の品質によって異なります広く保全9,10二本鎖切断と損傷の最も一般的な形であること、作成の乾燥工程で使用される熱から断片化の手法、いわゆる 90 %dna ロックアップ PCR ベースの研究

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プロトコル

1. 開始前に

  1. 新鮮なセチル トリメチル アンモニウム臭化 (CTAB) バッファー17 CTAB、ポリビニルピロリドン (PVP)、40 100.0 mL 1 M トリス pH 8.0、0.5 M エチレンジアミン四酸 (EDTA) pH 8.0、280.0 mL 40 mL 5 の 10 g の 20 グラムを追加することにより作る M NaCl および 400.0 mL の試薬水一緒に、水 1 L 試薬グレードを使用する合計ボリュームをもたらす。8.0 pH を調整します。
    注: 追加試薬は、各分類群の二次化合物によって CTAB を追加することができます。アレンらを参照してください。18添加試薬の徹底的なリストのため。
  2. Β-メルカプトエタノール CTAB バッファーの 5 mL あたりの 10 μ L を追加します。
    注: この 50 mL のバッチの準備ができ、3-4 週間常温保存します。
    1. 65 ° C の水浴 CTAB 溶液を加熱します。
  3. モルタルと少なくとも 20 分ミクロネジア-20 ° C を寒さ。
  4. 2 n 2 mL チューブ × 4 セットのラベル (n = サンプル数)。氷の上のラベル付きのチューブの 1 セットを置きます。

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結果

DNA の隔離および最終的なライブラリ収量
本研究では 1920 年からの最も古いと 2012 年 (表 2) から最年少 50 の異なるサンプルを使用して標本の DNA の分離および高品質シーケンス ライブラリの回復用のプロトコルの有効性を示した.各サンプルは、葉の組織の約 10 mg は DNA の隔離に使われました。場合は、環境に優しい葉組織が支持され、明らかなカビ汚染と組織が選択されていません。成功の分離は、収量が低くなるはずに黄色や茶色のティッシュを使用して行うことが。合計二重らせん DNA (dsDNA) 3.56 から最初の分離から 2,610 に ng ng。予想通り、標本から得られた DNA は著しく低い (図 1 a図 1カスタマーインフォメーション センターの障害)。酵素せん断 (1.26-464 ng) の分離の部分が使用さ.......

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ディスカッション

ここで提示されたプロトコルは、DNA の隔離および植物の乾燥標本からのライブラリの準備をシーケンス処理の包括的かつ堅牢な方法です。メソッドとそれを変更する必要は最小限の一貫性は、それは大規模な標本に基づくシーケンス プロジェクトのスケーラブルな標本の品質確認に基づいています。低降伏点ライブラリのオプション reamplification ステップを含めることは、低品質、低量、珍しい、またはシーケンスに適していないなる歴史的に重要なサンプルの包含をことができます。

初期 DNA の収穫の重要性
標本由来 DNA 劣化初期試料保存11検体の DNA と結果として 300 年以上古い歳31の数千に数百を動物の遺体から分離された DNA として劣化とされて,32します。 その結果、初期 DNA 収量の最適化成功シーケンス ライブラリの準備のため十分な高品質 dsDNA の取得で重要であり.......

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開示事項

著者は、彼らが競合する利益あるを宣言します。

謝辞

破壊的なサンプリングの標本へのアクセスのためのミズーリの植物園とサンプリング標本、援助のクリスティーナ Zudock ヨルダン Teisher、テイラー AuBuchon-高齢者を感謝いたします。この作品は全米科学財団 (DEB-1457748) からの助成金による支援です。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
Veriti サーマルサイクラーApplied Biosystems445230096 well 
ゲルイメージングシステムAzure Biosystemsc300
Microfuge 20 SeriesBeckman CoulterB30137
Digital Dry BathBenchmark ScientificBSH1001
Electrophoresis SystemEasyCastB2
PURELAB flex 2 (Ultra pure water)ELGA 89204-092
DNA LoBindチューブ エッペンドルフ301080782 ml
ミニ遠心分離機フィッシャー サイエンティフィック12-006-901
ボルテックス ジーニー 2フィッシャー サイエンティフィ12-812
モルタルフィッシャー サイエンティフィS02591磁器
乳棒フィッシャー サイエンティフィックS02595磁器
遠心チューブフィッシャー サイエンティフィック 21-403-161
マイクロ波ケンモア405.7309231
Qubit アッセイチューブInvitrogenQ32856
0.2 ml PCR 用ストリップチューブとキャップVWR20170-004
Qubit 2.0 蛍光光度計InvitrogenQ32866
天びんメトラー・トレドPM2000
液体窒素 短期保存NalgeneF9401
マグネティックリングスタンド サーモフィッシャーサイエンティフィック AM1005096井戸 
水浴室VWR89032-210
の熱い版の攪拌機VWR97042-754
液体窒素の空気ガスUN1977
1 X TEの緩衝液AmbionAM9849pH 8.0
CTABAMRESCO0833-500G
2-MERCAPTOETHANOLAMRESCO0482-200ML
のリボヌクレアーゼAAMRESCOE866-5ML10 mg/mL 溶液
Agencourt AMPure XPBeckman CoulterA63882
塩化ナトリウムバイオ WORLD705744
イソプロピルアルコールバイオ WORLD40970004-1
ヌクレアーゼフリーウォーターバイオ WORLD42300012-2
イソアミルアルコールフィッシャーサイエンティフィックA393-500
酢酸ナトリウム三水和物フィッシャーサイエンティフィックs608-500
LE アガロースGeneMateE-3120-500
100bp PLUS DNA ラダーゴールド バイオテクノロジーD003-500
EDTA、二ナトリウム塩IBI サイエンティフィックIB70182
量子ビット dsDNA HS アッセイキットライフサイエンスQ32854
TRISMP Biomedicals103133ultra pure
Gel Loading Dye Purple (6 X)New England BioLabsB7024S
NEBNext dsDNA FragmentaseNew England BioLabsM0348L
NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit for Illumina New England BioLabsE7645L
NEBNext Multiplex Oligos for IlluminaNew England BioLabsE7600SDual Index Primers Set 1
NEBNext Q5 Hot Start HiFi PCR Master MixNew England BioLabsM0543L
Mag-Bind RXNPure PlusOmega bio-tekM1386-02
GelRed 10000 XPheonix Research41003-1
フェノール溶液SIGMA ライフサイエンスP4557-400ml
PVP40SIGMA-AldrichPVP40-50G
クロロホルムVWR EM8.22265.2500
エタノールKoptecV1016200 プルーフ
シリカ砂VWR14808-60-7
再増幅プライマー統合 DNA テクノロジー本文参照
シーケンチャーv.5.0.1GeneCodes
ック ック

参考文献

  1. Savolainen, V., Cuénoud, P., Spichiger, R., Martinez, M. D. P., Crèvecoeur, M., Manen, J. F. The use of herbarium specimens in DNA phylogenetics: Evaluation and improvement. Plant Syst Evo. 197 (1-4), 87-98 (1995).
  2. Zedane, L., Hong-Wa, C., Murienne, J., Jeziorski, C., Baldwin, B. G., Besnard, G. Museomics illuminate the history of an extinct, paleoendemic plant lineage (Hesperelaea, Oleaceae) known from an 1875 collection from Guadalupe Island, Mexico. Bio J Linn Soc. ....

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再版と許可

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