Extraheren van DNA uit de Gut Microben van de Termite (Zootermopsis Angusticollis) en visualiseren Gut microben

Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Biology section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Deze video illustreert de techniek voor de extractie van DNA van de soorten van microben woonachtig zijn in de termiet einddarm. De voorbereiding van een natte glijbaan berg, wat handig is voor het visualiseren van de darm microbiële gemeenschap wordt ook geïllustreerd, en een rondleiding door het soortenrijke darm-omgeving wordt gegeven.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Matson, E., Ottesen, E., Leadbetter, J. Extracting DNA from the Gut Microbes of the Termite (Zootermopsis Angusticollis) and Visualizing Gut Microbes. J. Vis. Exp. (4), e195, doi:10.3791/195 (2007).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Termieten zijn een van de weinige dieren waarvan bekend is dat de capaciteit om uitsluitend bestaan ​​door de consumptie van hout hebben. De termiet darm kanaal bevat een dichte en soortenrijk microbiële populatie die bij de afbraak van lignocellulose helpt voornamelijk in acetaat, de belangrijkste voedingsstof brandstof termiet metabolisme (Odelson & Breznak, 1983). Binnen deze microbiële populaties zijn bacteriën, archaea methanogene en, in sommige ("lagere") termieten, eukaryote protozoa. Zo, termieten zijn excellent onderzoek onderwerpen voor het bestuderen van de interacties tussen microbiële species en de vele biochemische functies die ze vervullen in het belang van hun gastheer. De soortensamenstelling van de microbiële populaties in termietenheuvels darmen evenals de belangrijkste genen die betrokken zijn in verschillende biochemische processen is onderzocht met behulp van moleculaire technieken (Kudo et al., 1998;. Schmit-Wagner et al., 2003;. Salmassi & Leadbetter, 2003). Deze technieken zijn afhankelijk van de extractie en zuivering van hoge kwaliteit nucleïnezuren van de termiet darm-omgeving. De extractie techniek wordt beschreven in deze video is een gewijzigde samenstelling van protocollen ontwikkeld voor de extractie en zuivering van nucleïnezuren van het milieu monsters (Mor et al., 1994;. Berthelet et al., 1996;. Purdy et al., 1996;. Salmassi & Leadbetter, 2003;. Ottesen et al. 2006) en het produceert DNA van termiet einddarm materiaal dat geschikt is voor gebruik als sjabloon voor polymerase chain reaction (PCR).

Protocol

Procedurele samenvatting voor termieten hele darm DNA-extractie:

  1. Chill termieten op het ijs, te verwijderen darm met behulp van steriele pincet en stabiliseren darm samples in de buffer.
  2. Homogeniseren monsters in PVPP / SDS / phenol buffer.
  3. Extract en DNA te zuiveren van ruw lysaat met Qiagen DNeasy kolommen.

Protocol:

  1. Op ijs, verwijder de ingewanden van de werknemer kaste termieten met behulp van steriele pincet.
  2. Onmiddellijk overdracht het lef en de inhoud in een steriele, nuclease-vrij buis met 50 ul ijskoude 1x moleculaire biologie kwaliteit TE-buffer (1 mM Tris-HCl, 0,1 mM EDTA, pH 8,0). Freeze monsters bij -20 ° C, of ​​ga rechtstreeks met de homogenisering.
  3. Breng de darm monsters en buffer tot een steriele, nuclease-free 2 ml schroef buisje met vooraf geladen met 500 mg steriele zirconia / silica beads (0,1 mm) en 700 pi 1x TE buffer met 1% w / v polyvinylpolypyrrolidon (PVPP ).
  4. Voeg 50 ul van 20% natriumdodecylsulfaat (SDS) en 500 ul van fenol op de monsters.
  5. Homogeniseer (kraal beat) op de hoogste stand met behulp van drie cycli van 30 sec homogenisering en 30 sec van koelen op ijs.
  6. Sediment onoplosbaar materiaal voor een min bij 8000 x g.
  7. Zuiver 300-ul porties van de waterfase (bovenste) laag met Qiagen DNeasy kolommen volgens de methode beschreven voor het ruwe lysaat zuivering.
  8. Kwantificeren nucleïnezuur-inhoud en te bevriezen monsters bij -20 ° C voor later gebruik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In onze ervaring, DNA geëxtraheerd uit de microbiële gemeenschappen van het hout geeft termiet soorten zoals Zootermopis nevadensis is voldoende zuiver voor PCR-sjabloon na een ronde van de extractie en zuivering. Echter, sommige termieten, zoals zwerfvuil-voeding en bodem geeft soorten hebben een hogere concentratie van humuszuren in hun darminhoud en kunnen extra zuivering van darm microbiële DNA nodig hebben. De totale DNA-opbrengst van de ingewanden van 5 Z. nevadensis werknemers is in de range van 10-30 mg. Voor de termiet soorten aanzienlijk kleiner of groter is dan deze soort, kunnen meer of minder exemplaren nodig zijn om een ​​vergelijkbaar bedrag van DNA te verkrijgen.

Deze methode kan gemakkelijk worden aangepast aan RNA-extractie mogelijk te maken. Voor RNA-extractie, substituut 1x RNAprotect Bacteriën reagens van Qiagen (catlog geen. 76.506) voor de ijskoude TE-buffer wordt beschreven in stap 2 van het protocol. Qiagen RNeasy reagentia en kolommen (catlog geen. 74.104) moet worden gebruikt in plaats van de DNeasy zuivering hierboven beschreven procedure. Als DNA kan worden gezuiverd uit RNAprotect-gestabiliseerd monsters en slechts 300 pi van de ca.. 700 pi waterlaag opgehaald in stap 7 is vereist voor nucleïnezuur zuivering, deze methode kan worden gebruikt om zowel DNA en RNA te halen in parallel van een enkel monster.

Deze technieken zijn afhankelijk van de extractie en zuivering van hoge kwaliteit nucleïnezuren van de termiet darm-omgeving. De extractie techniek wordt beschreven in deze video is een gewijzigde samenstelling van protocollen ontwikkeld voor de extractie en zuivering van nucleïnezuren van het milieu monsters (Meer et al., 1994;. Berthelet et al., 1996;. Purdy et al., 1996;. Salmassi & Leadbetter, 2003;. Ottesen et al. 2006) en het produceert DNA van termiet einddarm materiaal dat geschikt is voor gebruik als sjabloon voor polymerase chain reaction (PCR).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
PVPP/SDS/phenol Buffer homogeneization buffer
DNeasy Tissue Kit Kit Qiagen 77607 Used according to the protocol for isolation of genomic DNA from crude lysates (Appendix H, product manual version: July 2003)
TE Buffer Sigma-Aldrich T9285 1x buffer (1 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA, pH 8.0) from 100x concentrate
zirconia/silica beads Supplies Biospec Products 11079101z 0.1 mm
PVPP Reagent Sigma-Aldrich P6755 1% w/v polyvinylpolypyrrolidone prepared from dry reagent as a 1x suspension in TE buffer
Zootermopsis nevadensis Animal Termites
SDS Reagent Sigma-Aldrich L4390 Sodium dodecyl sulfate 20% soln. in water from dry reagent
Phenol Reagent Sigma-Aldrich 77607 TE-saturated, ~73%
MiniBeadbeater-8 Tool Biospec Products 963
BSS Buffered Salt Solution, pH 7.2 Formulation per liter: 2.5 g K2HPO4, 1.0 g KH2PO4, 1.6 g KCl, 1.4 g NaCl, 0.075 g CaCl, 1 g MgCl, and 10 mL of a 1M soln. of NaHCO3
AxioPlan-2 Microscope Carl Zeiss, Inc. Outfitted with 40x objective, 1.6x optivar and 10x ocular lenses. Samples were viewed using phase contrast illumination

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Berthelet, M., Whyte, L. G., Greer, C. W. Rapid, Direct Extraction of DNA from Soils for PCR Analysis using Polyvinylpolypyrrolidone Spin Columns. FEMS Microbiol. Lett. 138, 17-22 (1996).
  2. Kudo, T., Ohkuma, M., Moriya, S., Noda, S., Ohtoko, K. Molecular Phylogenetic Identification of the Intestinal Anaerobic Microbial Community in the Hindgut of the Termite, Reticulitermes Speratus, without Cultivation. Extremophiles. 2, 155-161 (1998).
  3. Moré, M. I., Herrick, J. B., Silva, M. C., Ghiorse, W. C., Madsen, E. L. Quantitative Cell Lysis of Indigenous Microorganisms and Rapid Extraction of Microbial DNA from Sediment. Appl. Environ. Microbiol. 60, 1572-1580 (1994).
  4. Odelson, D. A., Breznak, J. A. Volatile Fatty Acid Production by the Hindgut Microbiota of Xylophagous Termites. Appl. Environ. Microbiol. 45, 1602-1613 (1983).
  5. Ottesen, E. A., Hong, J. W., Quake, S. R., Leadbetter, J. R. Microfluidic Digital PCR Enables Multigene Analysis of individual Environmental Bacteria. Science. 314, 1464-1467 (2006).
  6. Purdy, K. J., Embley, T. M., Takii, S., Newdell, D. B. Rapid Extraction of DNA and rRNA from Sediments by a Novel Hydroxyapatite Spin-Column Method. Appl. Environ. Microbiol. 62, 3905-3907 (1996).
  7. Salmassi, T. M., Leadbetter, J. R. Analysis of Genes of Tetrahydrofolate-Dependent Metabolism from Cultivated Spirochaetes and the Gut Community of the Termite Zootermopsis Angusticollis. Microbiology. 149, 2529-2537 (2003).
  8. Schmitt-Wagner, D., Friedrich, M. W., Wagner, B., Brune, A. Phylogenetic Diversity, Abundance, and Axial Distribution of Bacteria in the Intestinal Tract of Two Soil-Feeding Termites (Cubitermes spp). Appl. Environ. Microbiol. 69, 6007-6017 (2003).
  9. Tsai, Y. L., Olson, B. H. Rapid Method for Separation of Bacterial DNA from Humic Substances in Sediments for Polymerase Chain Reaction. Appl. Environ. Microbiol. 58, 2292-2295 (1992).

Comments

10 Comments

  1. can you tell me the resolution power of the microscope at which you have shown the video and the make of the mcroscope used.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    September 17, 2007 - 12:56 AM
  2. I would also like to know the magnification used to view the microbes and if any phase contrast was used with the microscope setup. Thanks.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    December 20, 2007 - 6:24 PM
  3. As indicated in the updated protocol, a Zeiss AxioPlan-² Imaging microscope was used to aquire the images of termite gut microorganisms using Phase contrast illumination. Our particular set up allows magnification of samples up to 1,600X. This is accomplished using a 100X oil immersion objective lens + a 1.6X optivar + a 10X ocular lens. However, the images in the video use a 40X hi-dry phase contrast objective lens + the 1.6X optivar. To make the video, the videographer replaced the eyepiece with an adapter and attached the camera to that. Because we did not use a scale bar in these videos I do not know the magnification at which the camera recorded so the final magnification will depend on that factor + the window size used to view the video. I will say that the resolution is approximately consistent with what I observe at 640X magnification.

    Reply
    Posted by: Eric M.
    January 14, 2008 - 1:37 AM
  4. hello sir sir i am a project fellow in IIIM in india i want to know manual method how to isolate total DNA from termite and beetle gut(wood borer).sir kindly if you can provide me protocol for this i will be very thankful to you as i am in very need of it. thanking you sir and waiting for your reply

    Reply
    Posted by: Anonymous
    July 17, 2008 - 8:18 AM
  5. Hello,sir.I am interest in the manual DNA extraction methods from organic tissue,and acquire the best concentraction of DNA, can you provide me for this protocol, thank you.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    September 20, 2009 - 6:21 AM
  6. The information should appear below the video on the JOVE website, and a PDF of the protocol should be downloadable, however, I notice that the link dŒs not currently work. An alternative path to the document can be found by searching the article on PubMed (www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez) and choosing the full-text article from PubMed central. I've contacted JOVE to restore the file on their website. Several strategies for purifying insect gut-community DNA exist. A crucial step in any extraction procedure is to remove PCR-inhibiting substances if present. We have found that 1% w/v polyvinylpolypyrrolidone works well on DNA derived from termite gut contents.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 5, 2009 - 3:14 AM
  7. good job! very cool!

    Reply
    Posted by: jacqui s.
    December 12, 2009 - 7:28 AM
  8. Hi! I'm korean student. I want to see this full video.then what can i do?

    Reply
    Posted by: Hyun Y.
    October 31, 2014 - 9:47 AM

Post a Question / Comment / Request

You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

Usage Statistics