Здесь описан метод экстракции, очистки и контроля качества геномной ДНК из облигатного биотрофного грибкового патогена, мучнистой росы, для использования в длинном секвенировании генома.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь описан метод экстракции, очистки и контроля качества геномной ДНК из облигатного биотрофного грибкового патогена, мучнистой росы, для использования в длинном секвенировании генома.
Мучнистая роса грибы представляют собой группу экономически важных грибковых патогенов растений. Относительно мало известно о молекулярной биологии и генетике этих патогенов, отчасти из-за отсутствия хорошо развитых генетических и геномных ресурсов. Эти организмы имеют большие, повторяющиеся геном, которые сделали секвенирование генома и сборка запредельно трудно. Здесь мы описываем методы оценки сбора, экстракции, очистки и контроля качества с высокой молекулярной массой геномной ДНК от одного порошкообразных видов плесени, Golovinomyces cichoracearum. Протокол, описанный включает в себя механическое разрушение спор с последующей экстракции геномной ДНК оптимизировано фенол / хлороформ. Типичный выход составил 7 мкг ДНК на 150 мг конидий. Геномная ДНК, которая изолирована с помощью этой процедуры подходит для длительного чтения последовательности (то есть,> 48,5 т.п.н.). Качественные меры контроля, чтобы обеспечить размер, выход и чистоту геномной ДНК такжеописанный в этом методе. Секвенирование геномной ДНК качества, описанное здесь позволит для сборки и сравнения нескольких геномов мучнистой росы, что в своей очереди приведет к лучшему пониманию и улучшения контроля над этим сельскохозяйственным патогеном.
Мучнисторосяных представляют собой группу облигатных биотрофных грибковых патогены растений , которые, взятые вместе, являются основной причиной болезни растений во всем мире 1. Есть более 900 описанных видов мучнистой росы, которые таксономически сгруппированные в пять племен в семье Erisyphaceae 2. В связи как их экономическое значение, и интимные отношения они развиваются со своими хозяевами, мучнистая роса заболевания были предметом исследования для> 100 лет. После заражения, настоящая мучнистая роса вызывают резкие изменения в клеточной структуре, метаболизма и молекулярной биологии их хозяев, в пользу этого патогена. Тем не менее, изучение мучнисторосяных является особенно сложной задачей из - за их облигатным образ жизни, и рост гриба в чистой культуре до сих пор не было описано 3, 4, 5,"Xref"> 6, 7, 8. Надежная, стабильная генетическая трансформация мучнисторосяных также еще не была достигнута, хотя переходное преобразование было сообщено в некоторых видах 9, 10.
Последовательность и монтаж мучнистой росы геномов оказались трудными из-за ряд особенностей самого генома. Мучнистая роса геном крупный (120 - 180 МВРА) по отношению к другим грибковым геном, и состоят из 60 - 90% равномерно распределенных повторяющихся элементов 11. Эти элементы включают в себя не-длинные концевые повторы, а также неклассифицированные повторяющиеся элементы. Два formae speciales одного вида мучнистой росе, Blumeria graminis ф. зр. hordei и е. зр. tritici (BGH и Bgt, соответственно), а также мучнистая роса винограда Erysiphe Necator, у пчелп секвенирования и проект геномы для ряда других были завершены 12, 13, 14. Повторяющийся характер геномов сделал сборку трудным, и заполненный BGH геном был собран в 6,989 supercontigs с L50 2 Мб 12.
Несмотря на большое генома, то настоящая мучнистая роса , как представляется, небольшое количество белковых генов , кодирующих, с 5,845 и 6,540 генов предсказанных в BGH и БГТ, соответственно. Виртуализированное мучнистая роса также , кажется, не имеют , по крайней мере 99 основных генов, которые необходимы в других грибов, что согласуется с зависимостью грибов на их растения - хозяина для выживания 11, 12, 13, 14.
Повторяющиеся последовательности вблизи теломеры, центромеры, рибосомальной Р.Н.Ген , массивы и область , обогащенная мобильных элементы плохо собраны из коротких чтения стратегий секвенирования и часто недостаточно представлены в геноме сборках 15. Такие области , как полагает, ответственны за многие пробела , которые происходят в геномных последовательностях, и это относится к мучнисторосяным с их экстенсивным расширением повторяющихся элементов 16. Высококвалифицированный пластические участки генома часто встречается в таких повторяющихся областях 3. Они служат в качестве сайта хромосомных перестроек и часто кодируют гены под сильным селективным давлением, такие как гены, кодирующие эффекторные белки и гены, кодирующие ферменты вторичного метаболизма. Прогресс в одной молекуле давно прочитанных технологии секвенирования обеспечивает потенциальное решение для секвенирования через повторяющиеся области геномов 15. Например, Файно и др. (2015) обнаружил, что в том числе длинных последовательностей чтения технологии и оптический мapping позволили им производить последовательность генома разрыва менее двух штаммов грибковых растений патогенов Verticillium георгина, утроение доли повторяющихся последовательностей ДНК в геноме, увеличивая количество генных аннотаций (и сокращение числа частичного или отсутствуют ген аннотации ) и выявление перестроек генома 17.
Для того, чтобы использовать эти длинные читаемые технологии секвенирования, высокие концентрации высокого качества геномной ДНК, с минимальными размерами> 20 т.п.н., необходимо. Здесь мы опишем наши методы конидий сбора, очистки ДНК высокой молекулярной массы от конидий и наши оценки контроля качества с использованием мучнистой росы видов Golovinomyces cichoracearum , выращенные на огурце 18. Этот протокол основан на протоколе , разработанном в лаборатории группы В. Келлера (Университет Цюриха, Цюрих Швейцария) 13, 19и включает в себя несколько модификаций, которые привели к повышению урожайности ДНК и более высокую долю ДНК> 48,5 т.п.н. в размере. Протокол также включает в себя этапы контроля качества на основе рекомендаций департамента Соединенных Штатов энергетики Объединенного института генома 20, 21, 22.
Функция каждого реагента , включенный в буфере для лизиса, и обоснования для каждой стадии очистки, такой , как описана в Генри (2008) 23. Доступные опубликованные протоколы для изоляции с высокой молекулярной массой геномной ДНК из растений и микроорганизмов , тканей были также проведены консультации в ходе разработки этого протокола 24, 25, 26, 27, 28.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Приготовление грибного вещества,
2. геномной ДНК Очистка
3. Контроль качества
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Характерным примером 60ng очищенной геномной ДНК из G. cichoracearum на агарозном геле с помощью гель - электрофореза и с помощью электрофореза в пульсирующем поле гель показаны на фигурах 1 и 2, соответственно. Геномные препараты ДНК, которые проходят, незначительно прошедшие и не контроль качества представлены. Геномные ДНК препараты, которые полностью проходят контроль качества идеально подходят для секвенирования с использов...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для того чтобы получить чистую, высокую молекулярную массу геномной ДНК из облигатных биотрофных грибов мучнистой росы, модифицированная версия ранее описанные методов была разработана 30. Средний выход, используя этот оптимизированный протокол составляет 7 мкг ДНК на 150 мг конидий, удвоение выхода, полученный с предшествующим протоколом. Кроме того, средний размер увеличился с приблизительно 20 т.п.н. до более чем 48,5 т.п.н.. Этот протокол был оптимизирован в cucumber- системы cichoracearu...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Этот протокол был разработан в поддержку совместного проекта Института генома и сообщества по секвенированию (#1657). Работа была частично поддержана Фондом Филоматии, Национальным научным фондом (#0929226) и Институтом энергетических биологических наук С. Сомервилля; и Швейцарским национальным научным фондом (#310030_163260) Б. Келлеру. Мы хотели бы поблагодарить наших коллег М. Фигуроа и М. Миллера (Университет Миннесоты), Р. Панстругу (Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена), К. Педерсена (Университет Копенгагена),. Спану (Имперский колледж), Д. Танеджу (Калифорнийский университет в Беркли), М. Вильдермута (Калифорнийский университет в Беркли), Р. Уайза (Университет штата Айова) и С. Сяо (Университет штата Мэриленд) за их щедрые советы и за добровольное участие в разработке протокола, который мы здесь разработали.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| MM400 Шаровая мельница | Retsch | 20.745.0001 | Или аналогичная шаровая мельница |
| 2 мл трубки для шарового фрезерования | Sarstedt | 72.694.007 | |
| Фрезерные шары из нержавеющей стали 5/32" | OPS Диагностика | GBSS 165-5000-01 | |
| Микропроцессорное управление Водяная баня серии 280 с предварительной настройкой на 65 градусов; С | Thermo Fisher Scientific | 2825 | или эквивалентная водяная баня |
| с микропроцессорным управлением серии 280 с предварительной настройкой на 37 градусов; C | Thermo Fisher Scientific | 2825 | Или аналогичная водяная баня |
| Eppendorf 5417R охлаждаемая микроцентрифуга | Krakeler Scientific | 38-022621807 | Или эквивалентная микроцентрифуга |
| Хлорформ:IAA (24:1 v/v) | Sigma-Aldrich | C0549 | Опасен при контакте с кожей или вдыхании. Носите нитриловые перчатки, защитные очки, лабораторный халат и работайте в химическом капюшоне |
| Фенол:Хлороформ:IAA (25:24:1 v/v) | Thermo Fisher Scientific | 15593031 | Опасно при контакте с кожей или вдыхании. Надевайте нитриловые перчатки, защитные очки, лабораторный халат и работайте в химическом колпаке |
| 100% Изопропанол | Сигма-Альдрич; | ||
| 100% этанол | Sigma-Aldrich | 34923 | Охладить до -20 градусов; C Предыдущее применение |
| Ацетат натрия | Sigma-Aldrich | S2889 | |
| Рназа, без ДНКАЗы (10 мг/мл) | Thermo Fisher Scientific | EN0531 | |
| Метабисульфит калия | Sigma-Aldrich | P2522 | |
| Лаурилсакроинат натрия | сигма-олдрич | L9150 | |
| База Tris | Sigma-Aldrich | ||
| Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) | Sigma-Aldrich | EDS | |
| Sodium хлорид (NaCl) | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| Цетилтриметиламмония бромид (CTAB) | Sigma-Aldrich | H6269 | |
| Uvex by Honeywell Futura Goggles S345C, Uvextreme | Staples | 423263 | Или эквивалентные очки |
| High Five COBALT нитриловые перчатки, LARGE | Neta Scientific | HFG-N193 | Или эквивалентные перчатки |
| GelRed Nucleic Acid Gel Stain 10,000x в воде | Biotium | 41003 | |
| Бромид этидия 10 мг/мл | Biotium | 40042 | Опасен при попадании на кожу. Носите нитриловые перчатки и защитные очки |
| Agarose Ultrapure Bioreagent | VWR International LLC | JT4063 | |
| GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder | Thermo Fisher Scientific | FERSM1332 | |
| 8 - 48 kb CHEF Стандарты размера ДНК | Bio-Rad | 170-3707 | |
| Pippin Prep | Life Technologies Corporation | 4472172 | Или эквивалентный гелевый аппарат импульсного поля |
| Ватман качественная фильтровальная бумага, Сорт 1 | Сигма-Олдрич | WHA1001042 | Или эквивалентная ростовая камера |
| Percival Growth Chamber | Percival | AR66LXC9 | |
| спектрофотометр NanoDrop 8000 UV-Vis Thermo | Fisher | Scientific ND-8000-GL | Или эквивалентный спектрофотометр |
| Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit Thermo | Fisher Scientific | P11496 | |
| TAE Buffer (Tris-ацетат-EDTA) (50x) | Thermo Fisher Scientific | B49 | Разбавить 1/50 водой перед применением (до 1x) |
| TE Buffer | Thermo Fisher Scientific | 12090015 | |
| Трис-Борат-ЭДТА, 10x Раствор (электрофорез) | Thermo Fisher Scientific | BP13334 | Разбавить 1/10 водой перед использованием (до 1x) |
| Жидкий азот | Жидкий азот (-196 &dg; В) представляет опасность замерзания. Он также будет быстро расширяться при нагревании и не должен храниться в плотно закрытой емкости |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.