全 文 ：分子植物育种，2016年，第 14卷，第 6期，第 1436-1440页
Molecular Plant Breeding, 2016, Vol.14, No.6, 1436-1440
研究报告
Research Report
一种简单高效提取高质量转基因拟南芥和烟草 DNA的方法
余海霞 * 罗聪 * 徐趁 何新华 **
广西大学农学院,广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室,南宁, 530004
*同等贡献作者
**通讯作者, honest66222@163.com
摘 要 本研究以转基因拟南芥和烟草叶片为材料，通过对 DNA提取操作步骤及试剂用量进行了优化，探
索出了一种简单高效的转基因拟南芥和烟草 DNA提取方法。实验结果表明，本方法提取的拟南芥和烟草
DNA条带清晰，完整，无降解，浓度较高，只有少量的蛋白质残留。利用 PCR技术对提取的 DNA样品进行检
测，结果显示，所有的样品均能够扩增出目标条带，并且条带清晰。相比传统的拟南芥和烟草 DNA提取方
法，本方法具有简单，成本低，效率高，毒性低，时间短，提取 DNA浓度高、纯度高等优点，适合于大批量转基
因 DNA的提取和鉴定。
关键词 拟南芥,烟草, DNA提取方法
A Simple and Efficient Method for high Quality DNA Extraction from
Transgenic Arabidopsis and Tobacco
Yu Haixia * Luo Cong * Xu Chen He Xinhua **
College of Agriculture, Guangxi University, State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources, Guangxi Uni-
versity, Nanning, 530004
* These authors contributed equally to this work
** Corresponding author, honest66222@163.com
DOI: 10.13271/j.mpb.014.001436
Abstract The transgenic Arabidopsis thaliana and tobacco leaves were used as materials in this experiment. A
simple and efficient method for DNA extraction was obtained by optimization the DNA extraction operation steps
and reagent dosage. The results showed that the extracted DNA was clear in band, integral，no degradation，high
concentration and with a small amount of protein residual. The extracted DNA as templates was used for PCR
amplification to screen the transgenic lines, all the transgenic tobacco and Arabidopsis lines presented clear and
exact bands of the target gene. Compared to conventional DNA extracted method of tobacco and Arabidopsis, the
present method have many advantages，such as simple, low cost, high efficiency, low toxicity, short time，high
concentration and purity. Therefore this method is suitable for large quantities of transgenic plants DNA extraction
and identification.
Keywords Arabidopsis thaliana, Tobacco, DNA extraction method
基金项目：本研究由广西自然科学基金(2013GXNSFDA019011; 2014GXNSFBA118102)和广西高校科研项目(YB2014009)共同
资助
从植物中分离获得纯度高和完整性好的 DNA
是进行分子生物学研究的前提。目前已经报道了多
种植物 DNA 提取的方法，其中最常用的方法是
CTAB法和 SDS法。由于不同物种其内含物含量存
在差异和实验对 DNA的要求不同，因此其对应的最
优 DNA提取方法也不同。
拟南芥和烟草是目前最常用的基因功能研究模
式植物。在转基因研究工作中，经常需要提取转基因
植株的 DNA，比如转基因鉴定、插入位点检测、拷贝
数分析等。由于每个转基因株系的插入位点和拷贝
图 1 DNA电泳图
注: A:不同提取方法获得的 DNA; B:采用最佳方法提取的拟
南芥 DNA; C:采用最佳方法提取的烟草 DNA; 1~8:对应表 1
的序号
Figure 1 The electrophoresis detection on agrose gel of DNA
Note: A: DNA obtained by different extracting methods; B: DNA
of Arabidopsis obtained by the best extracting methods; C: DNA
of tobacco obtained by the best extracting methods; 1~8: Corre-
sponding to the table 1
数存在差异，通常需要提取几十株甚至几百株植株
的 DNA，工作量巨大。目前一些研究者已经对拟南芥
的提取方法进行了改良(杨双等, 2005; 邹华文和黄
丛林, 2006;邹华文等, 2011; Xu et al., 2010)，烟草(朱
生伟等, 1998;聂琼等, 2009)。但这些改进方法提取的
DNA大部分针对转基因作物的一般 PCR检测，对获
得 DNA的量和纯度不做要求，而高质量 DNA的提
取方法过程又繁琐，不适合于大批量高质量 DNA的
快速高效提取。而 DNA提取试剂盒虽然简单但又昂
贵。因此本研究根据拟南芥和烟草的特点，优化出了
一种简单、快速、高效且适合于大批量高质量转基因
烟草和拟南芥 DNA提取的方法。
1结果与分析
1.1 DNA质量检测
采用 4种 DNA提取方法提取的拟南芥和烟草
DNA图谱(图 1A)。从图 1A可以看出，用两种不同的
DNA提取液 CTAB和 SDS不论是采用石英砂研磨
法还是玻璃棒研磨法均能够提取出拟南芥和烟草的
DNA，条带明亮，无明显降解，但点样孔残余杂质较
多，提取的 DNA的点样孔杂质残留明显少于 SDS
法，而 CTAB法提取的 DNA条带亮度也比 SDS法
的条带明亮。采用石英砂研磨法和玻璃棒研磨法均
能够破碎烟草和拟南芥的细胞，但石英砂研磨法获
得的 DNA条带比玻璃棒研磨法亮。对提取的 DNA
进行分光光度计检测(表 1)。从表中可以看出，采用
CTAB 法提取的拟南芥 DNA OD260/280 比值介于
1.83~1.97 之间，烟草 DNA OD260/280 比值介于
1.93~1.96之间，说明 DNA纯度非常好。而采用 SDS
法提取的拟南芥 DNA OD260/280 比值介于 1.30~1.38
之间，烟草 DNA OD260/280比值介于 1.21~1.33之间，
说明 DNA中残留了大量蛋白质等杂质，DNA纯度
低，DNA 浓度分析显示，CTAB 法获得的拟南芥
DNA 浓度介于 132.1~162.4 之间，高于 SDS 法的
110.3~126.9；CTAB法获得的烟草 DNA浓度也明显
高于 SDS法。采用石英砂研磨法提取的拟南芥 DNA
浓度介于 146.7~162.4之间，略高于玻璃棒研磨法的
132.1~141.1，而石英砂研磨法提取的烟草 DNA浓度
介于 376.2~448.4之间，明显高于玻璃棒研磨法的
271.4~311.3，SDS法获得的结果与 CTAB法类似，石
英砂研磨法获得的 DNA浓度高于玻璃棒研磨法。
因此 CTAB提取液结合石英砂研磨法是最佳的
提取转基因拟南芥和烟草高质量 DNA的提取方法，
利用本方法分别提取了 24个不同株系的转基因拟
南芥和烟草的 DNA (图 1B;图 1C)。从图中可以看出，
两种转基因作物的 DNA条带明亮且清晰，边缘锐利，
无 DNA降解。点样孔只有少许蛋白质残留。紫外分光
光度计测定显示，转基因拟南芥的 DNA OD260/280比值
介于 1.8~1.9之间，浓度介于 180~250 ng/μL之间。
转基因烟草的 DNA OD260/280比值介于 1.9~2.0之间，
浓度介于 170~300 ng/μL之间。电泳结果和紫外分光
检测表明，本方法提取的 DNA质量很好，可以直接
用做 PCR的模板或用于转基因的其他研究。
1.2拟南芥和烟草 DNA的 PCR检测
以最佳 DNA提取方法提取的转基因拟南芥和
烟草 DNA为模板，以 pBI121载体上的 35S启动子
为检测目标，理论上在各个转基因株系的 DNA中均
能扩增出 195 bp的目标条带。经过 PCR扩增后，从
图 2可以看出所有的 DNA均扩增出了目标条带，说
明本方法提取的 DNA可靠。
2讨论
对模式植物拟南芥和烟草进行检测和后续分子
生物学研究，高质量 DNA的提取是前提。杨双等
(2005)采用 SDS提取液，通过塑料小杵在 1.5 mL离
心管中研磨拟南芥叶片，通过提取液与植物组织的
剧烈摇动来提取 DNA，获得的 DNA量非常微量，且
纯度低。Xu等(2010)将 SDS提取液加入 1.5 mL离心
一种简单高效提取高质量转基因拟南芥和烟草 DNA的方法
A Simple and Efficient Method for high Quality DNA Extraction from Transgenic Arabidopsis and Tobacco 1437
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
表 1不同 DNA提取方式比较分析
Table 1 Comparison of quality of DNA extracted by different methods
编号
ID
1
2
3
4
5
6
7
8
样品名称
Samples name
拟南芥
Arabidopsis
拟南芥
Arabidopsis
烟草
Tobacco
烟草
Tobacco
拟南芥
Arabidopsis
拟南芥
Arabidopsis
烟草
Tobacco
烟草
Tobacco
浓度(ng/μL)
Concentration (ng/μL)
162.4
153.2
146.7
132.1
140.8
141.1
448.4
418.2
376.2
271.4
297.6
311.3
123.2
125.0
110.6
126.9
112.6
110.3
356.7
378.4
342.3
276.5
290.9
300.2
OD260/OD280
1.90
1.85
1.83
1.95
1.97
1.85
1.98
1.94
1.96
1.93
1.96
1.94
1.38
1.33
1.34
1.36
1.37
1.30
1.21
1.29
1.25
1.24
1.33
1.31
研磨方式
Lapping method
石英砂
Quartz sand
玻璃棒
Glass bar
石英砂
Quartz sand
玻璃棒
Glass bar
石英砂
Quartz sand
玻璃棒
Glass bar
石英砂
Quartz sand
玻璃棒
Glass bar
提取液
Extracting solution
CTAB
CTAB
CTAB
CTAB
SDS
SDS
SDS
SDS
图 2转基因拟南芥(A)和烟草(B) PCR检测电泳图片
Figure 2 Agarose electrophoresis of PCR products from trans-
genic Arabidopsis (A) and tobacco (B)
管中，通过玻璃棒在 1.5 mL离心管中研磨拟南芥叶
片，通过氯仿:异戊醇抽提来获得 DNA，获得的 DNA
量少且纯度低，只适合于做一般 PCR检测。邹华文
和黄丛林(2006)采用 SDS法，通过往提取液中加入
β-巯基乙醇，利用液氮速冻拟南芥叶片，在2 mL离
心管中用玻璃棒研磨植物材料，通过氯仿:异戊醇抽
提来获得了质量高但量少的 DNA，钟罗宝和陈谷
(2008)采用 CTAB法，通过往提取液中加入 β-巯基
乙醇，液氮研磨叶片以及酚:氯仿:异戊醇抽提获得纯
度较高的拟南芥 DNA。聂琼等(2009)采用 CTAB法，
采用类似钟罗宝和陈谷(2008)的提取方法，也成功提
取了纯度较高的烟草 DNA，但有毒试剂使用过多且
操作过程繁琐。本实验中，采用了 CTAB和 SDS两
种提取液，在不使用剧毒试剂 β-巯基乙醇的情况
下，采用了石英砂研磨法和玻璃棒研磨法两种研磨
方式，只用少量氯仿抽提一次样品，通过异丙醇的短
时沉淀即获得了拟南芥和烟草的 DNA。CTAB获得
的 DNA酒精漂洗后呈乳白透明状，加 TE后非常容
易溶解，而 SDS获得的 DNA呈褐色，不易溶解，且
溶解后 DNA溶液为乳状，因此 CTAB提取液的提取
效果明显好于 SDS法。而石英砂研磨法可以保证每
一个样品均研磨充分，使 DNA从细胞核中释放出
来，而玻璃棒研磨法在上下研磨叶片的过程中，容易
将植物组织带出离心管，并且要磨碎植物叶片需要
技巧和较长的时间。虽然两种方法均可以提出 DNA，
1438
但石英砂研磨法更优。
与常规 CTAB法相比，在本方法中，提取液中不
加剧毒难闻的 β-巯基乙醇减少对实验环境的污染；
研磨过程中不用液氮降低成本；提取过程中只用纯
氯仿抽提一次即可，不用异戊醇和饱和酚，减少有毒
有机溶剂的使用，降低了实验的复杂程度；在整个
DNA提取过程中只用常温离心机离心两次即可，降
低对实验条件的要求。虽然用 β-巯基乙醇有助于防
止酚类物质的氧化，而异戊醇可以减少泡沫的产生，
饱和酚则可以使蛋白质变性和抑制 DNase的活性。
但在本实验中，不用这些有毒药品依然可以获得很
好的 DNA提取效果，说明在次生代谢物质含量不高
的植物叶片中，DNA提取可以不用这些有毒药品，节
省实验成本并减少与有毒药品的接触。
本方法还适合于大批量转基因 DNA的提取，1
人准备样品、1人研磨样品、1人吸取研磨液到离心
管中、1人做后续操作，人员轮换操作，流水线式生
产，避免了样品多可能造成的混乱和劳累。笔者采用
此方法 4名成员一天可以提取 400多个转基因株系
的 DNA，并且每个样品均获得成功，验证了本方法的
实用性和可靠性。
3材料与方法
3.1材料
转杧果 NAC 基因 Columbia 型拟南芥 T3 代纯
合株系和转杧果 AP1基因烟草 T3代纯合株系(未发
表数据)，烟草品种为 K346 (Nicotiana tobacco cv. 346)，
植物表达载体均为 pBI121。以上实验材料广西大学
农学院园艺系保存。拟南芥和烟草种植于 TREF基
质中，移栽 4周后采集叶片用于 DNA的提取。
3.2 方法
3.2.1 DNA提取方法
本实验采用两种 DNA提取液进行比较试验，分
别为 CTAB (0.1 mol/L Tris-HCl, 0.02 mol/L EDTA,
1.4 mol/L NaCl, 2% CTAB)和 SDS (0.2 mol/L Tris-
HCl, 0.25 mol/L NaCl, 0.025 mol/L EDTA, 0.5% SDS)，
提取液配好后不用灭菌即可使用。并对 DNA提取研
磨方式分别采取石英砂研磨法和玻璃棒研磨法进行
比较分析。每个方法提取 1个样品，重复 3次。并利
用效果最佳的方法大量提取转基因拟南芥和烟草
的 DNA。
改良 CTAB法：取转基因烟草或拟南芥叶片约
1 g置于研钵中，加入提取液 2.4 mL，加入少量石英
砂，研磨成匀浆，吸取 1 mL匀浆液到 2 mL离心管中
(玻璃棒研磨法为取 1g叶片置于 2 mL离心管中,用
玻璃棒迅速将其捣碎,加入提取液 1 mL)；65℃水浴
1 h；加入 0.6mL氯仿，上下颠倒混匀，常温 10 000 r/min
离心 5 min；吸取上清液约 0.7 mL到一个新的 2 mL
离心管中，加入 0.5 mL的异丙醇，混匀后-20℃沉淀
15 min，常温 10 000 r/min离心 5 min；去上清，用 1 mL
70%的酒精洗涤沉淀一次，小心移去酒精，室温放置
5~10 min；加入 200 mL TE缓冲液溶解沉淀，-20℃
保存备用。
改良 SDS法：操作步骤同 CTAB 法，只是不经
过 65℃水浴，离心由常温离心改为 4℃低温离心。
3.2.2 DNA检测
用 TE缓冲液调零 Quawell 3000紫外分光光度
计，取 2 μL DNA 进行检测，记录 DNA 浓度和
OD260/280比值。取 7 μL DNA和 3 μL 6×loading Buffe
染液混匀，用 1.5%琼脂糖凝胶电泳检测提取 DNA
的质量。
3.2.3转基因拟南芥和烟草的 PCR鉴定
以 pBI121载体上的 35S启动子为检测目标，设
计基因特异引物 35S (5-GCTCCTACAAATGCCAT
CA-3)和 35R (5-GATAGTGGGATTGTGCG TCA-
3)扩增长度为 195 bp。PCR反应体系为 25 μL：包括
Buffer 2.5 μL、Taq酶 0.14 μL、上下游引物各 0.5 μL、
dNTP 0.5 μL、DNA 1 μL、双蒸水补足到 25 μL。PCR
反应程序：94℃4 min；94℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 20 s，
共 30个循环；最后 72℃延伸 5 min。PCR 完后，取
PCR产物 8 μL，加 6×loading Buffer 2 μL，混匀，2%
的琼脂糖电泳检测。
作者贡献
余海霞是本研究的实验设计和实验研究的执行
人；罗聪是完成数据分析，论文初稿的写作；徐趁协
参与实验设计，试验结果分析；何新华是项目的构思
者及负责人，指导实验设计，数据分析，论文写作与
修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由广西自然科学基金 (2013GXNSFDA
019011; 2014GXNSFBA118102)和广西高校科研项目
(YB2014009)共同资助。
一种简单高效提取高质量转基因拟南芥和烟草 DNA的方法
A Simple and Efficient Method for high Quality DNA Extraction from Transgenic Arabidopsis and Tobacco 1439
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
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