全 文 :[17] 彭 毅.绞股蓝与其混淆品乌蔹莓的鉴别[J].湖南中医药导
报,1999,5(5):39.
[18] 姚福玉.绞股蓝与乌蔹莓药用比较[J].时珍国医国药,2000,
11(1):53.
[19] 王太霞,李金亭,李景原,等.绞股蓝与乌蔹莓药用部分的显
微鉴别[J].中草药,2003,34(5):465.
[20] 程存归,李冰岚.绞股蓝及其伪品乌蔹莓的FTIR法直接鉴定
研究[J].四川中医,2003,21(1):25.
[21] 刘世彪,林如,胡正海.绞股蓝属5种植物的茎叶结构和总皂
甙含量差异[J].福建农林大学学报:自然科学版,2006,35
(5):495.
[22] 蒋伟哲,周燕文,李锦遷.6种广西产绞股蓝中总黄酮的含量
测定[J].中国药房,2006,17(1):74.
[23] 孙 航,陈书坤.绞股蓝属植物种皮微结构特征及其分类学
意义[J].云南植物研究,1998,20(3):309.
[24] 邵鹏柱,曹 晖.中药分子鉴定[M].上海:复旦大学出版社,
2004:198.
[25] 曹 晖,小松かつ子.6种川产姜黄属药用植物叶绿体 trnK
基因序列变异分析及其分子鉴定[J].药学学报,2003,38
(11):871.
IdentificationofGynostemmafromtheiradulterantCayratiajaponica
byPCR-RFLP
WANGChong,ZHANGYuanyuan,YANGJuan,JIANGLingyan,LIMiaomiao,ZHAOGuifang
(KeyLaboratoryofResourceBiologyandBiotechnologyinWesternChina(NorthwestUniversity),
MinistryofEducation,Xi'an710069,China)
[Abstract] Objective:ToestablishaconvenientandefectivemethodfortheidentificationofGynostemmaandCayratiajaponi
ca.Method:Eightspecies,includingGynostemmpentaphylum,G.pentagynum,G.cardiospermum,G.longipe,G.yixingense,G.
laxiflorum,G.guangxienseandC.japonicawereinvestigatedthroughPCR-RFLPofsixchloroplastDNAfragments.Thesixgene
fragmentsweredigestedbysixrestrictionendonucleaserespectively,includingTaqⅠ,HpaⅡ,EcoRⅠ,RsaⅠ,HhaⅠ,HindⅢ.Re
sult:SevenspeciesofGynostemmaandtheiradulterantcouldbeidentifiedbytrnK1ftrnK2randRsa.Conclusion:PCR-RFLPpro
videsaquick,reliablemolecularmarkertechniqueforidentificationofGynostemmaandtheiradulterantCayratiajaponica.
[Keywords] Gynostemma;Cayratiajaponica;PCRRFLP;classifiedidentification
[责任编辑 吕冬梅]
[收稿日期] 20071212
[基金项目] 国家农业成果转化资金重点项目(05EFN213400124);淮北市重大专项(06085)
[通讯作者] 薛建平,Tel:(0561)3802025,Email:xuejp2000@yahoo.com.cn
半夏试管块茎银染 mRNA差异显示条件的
建立及优化
薛建平1,黄月琴1,2,徐有明2,田振东2
(1.淮北煤炭师范学院 生命科学学院 资源植物生物学安徽省重点实验室,安徽 淮北 235000;
2.华中农业大学 园艺林学学院,湖北 武汉 430070)
[摘要] 目的:建立半夏试管小块茎DDRTPCR反应最佳体系,为进一步研究半夏试管小块茎相关基因表达
提供技术参考。方法:以半夏试管苗的叶柄
试管小块茎为材料,利用正交试验设计,研究模板。Mg2+,dNTPs,引
物和DNA聚合酶等因素,对DDRTPCR反应体系的影响。结果与结论:20μL的反应体系中含有 dNTPs150μmol
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·L-1,Taq酶06U,锚定引物2μmol·L-1,随机引物1μmol·L-1,Mg2+25mmol·L-1,2μL10×bufer和25
μg的cDNA模板。各因素影响程度依次为Taq酶>cDNA模板>dNTPs>Mg2+>引物。
[关键词] 半夏;试管块茎;DDRTPCR;正交优化;非变性PAGE;银染
[中图分类号]Q786 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)19217005
目前研究基因差异表达分析的方法有很多,如
抑制消减杂交(SSH)、代表性差异分析(RDA)、mR
NA差异显示技术(DDRTPCR)、基因表达系列分析
技术(SAGE)和 DNA微阵列技术(DNAmicroaray)
等。其中,Liang等[1]建立的差异反转录 PCR技术
(diferentialdisplayreversetranscriptionPCR,DDRT
PCR)是以 PCR技术和聚丙烯凝胶电泳技术为基
础,结合银染或放射性自显影等显色技术,能快速有
效地鉴定并克隆2个或多个平行材料之间的差异表
达基因,为差异表达基因的分离克隆提供了一个全
新的思路。该方法以其 RNA用量少,灵敏度高,操
作简单、快速和可分析低丰度 mRNA等特点,近年
来迅速应用于诸如抗病基因分离,植物阶段发育等
许多领域的基因差异表达研究[25]。迄今为止,关于
半夏块茎发育过程中基因的差异表达还未见报道,
涉及到其形成的基因表达机制仍不清楚。本试验在
前期工作基础上,通过对影响 DDRTPCR技术的模
板浓度、引物浓度、dNTPs浓度、镁离子浓度以及
Taq酶用量等主要因素在差异显示反应过程中的交
互作用分析[6],旨在建立无同位素的银染差异显示
的最佳反应条件,为半夏试管小块茎发育相关的基
因异表达分析,以及试管块茎诱导发育的更深入研
究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
半夏材料由资源植物生物学安徽省重点实验室
提供,经薛建平教授鉴定为天南星科三叶半夏
PineliaternataBreit.的试管苗和试管微型块茎[7]。
1.2 方法
1.2.1 RNA的提取及纯化 用改进的异硫氰酸胍法
提取试管苗叶柄和叶柄培养30d后形成的试管小块
茎的总 RNA,08%琼脂糖凝胶电泳检测其完整
性[8]。紫外分光光度计测定 A260,A280,计算 RNA含
量和纯度。用 DNaseⅠ消化总 RNA除去样品中痕量
DNA,12%琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性。
1.2.2 cDNA第1链的合成 以总 RNA为模板,
用锚定引物反转录,65℃ 10min,42℃ 45min,48
℃15min,合成cDNA第1链,反转录产物 -20℃
储存备用。锚定引物HT10M(5AAGCTTTTTTTTTT
TA/G/C3primers)和随机引物(B0301B0326),购
自上海生工生物工程技术服务有限公司。
1.2.3 DDRTPCR最佳反应体系的建立 以模板
(cDNA)浓度、锚定引物浓度(锚定引物浓度为随机引
物浓度的2倍)、dNTPs浓度、镁离子浓度以及Taq酶
用量为因素,设计5因素4水平正交试验方案(表
1)。各试验反应总体积均为20μL。反应条件为,94
℃预变性2min,94℃变性30s,40℃退火2min,72
℃延伸40s,循环40次,72℃延伸7min。4℃保存。
1.2.4 PCR产物的聚丙烯酰胺凝胶电泳分析[4]
取6μLPCR产物加入4μL2×DNA上样缓冲液,
在6%非变性聚丙烯酰胺胶垂直板上用1×TBE电
泳缓冲液电泳,先于250V/10W预电泳30min,然
后上样电泳4~5h,直至溴酚蓝离胶底15cm。电
泳完毕,取下胶板银染。在去离子水中漂 20~30
min,固定液(10%乙醇+05%NaAc)中固定3min,
染色液(10%乙醇 +05%NaAc+02%AgNO3)中
染色5min,去离子水中漂洗3~5min,显色液(3%
NaOH+05%甲醛)中显5~10min。
1.2.5 差异片段回收再扩增 对比染色结果,将仅
在处理中出现的差异条带切下,在去离子水中漂洗
2次后放于05mL离心管中,加入50μL无菌水,
沸水中煮10min,13000r·min-1离心10min,取5
μL上清液作为再扩增模板,进行二次PCR扩增,扩
增体系同前。
2 结果与分析
2.1 RNA质量
RNA的纯度和完整性对 DDRTPCR的成功至
关重要。本试验采用用改进的异硫氰酸胍法提取,
提取的总RNA用紫外测定表明A260/A280介于19~
20,28S,18S条带清晰、比值恰当,说明提取的总
RNA质量良好,符合反转录的要求。总 RNA用
DNaseⅠ(Promega,USA)消化去掉样品中的痕量
DNA。纯化后的样品完整性好,纯度高可用于
DDRTPCR。
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2.2 DDRTPCR正交优化
本正交试验为5因素4水平,共16个组合(表
1)。经非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染显色后,
半夏叶柄以及诱导形成试管小块茎后总 RNA的
DDRTPCR正交试验的扩增结果可以分为以下几种
情况(图1)。有扩增带,但带数少且重复性差,如
1,7,9号实验;有扩增带,带数多但重复性差,如2~
6,10,16号实验;有扩增带,带数较多且重复性较
好,如8,11,12,14,15号实验;有扩增带,带数很多,
谱带清晰,重复性好,如 13号实验,片段大小
100~1000bp,主要集中在100~500bp,说明该组
合的扩增效率最高,综合正交试验的观察结果,13
号为16个处理组合中最佳的。
极差R的大小反映了该因素对扩增结果的影
表1 DDRTPCR正交优化对差异条带多态性的影响
序号
A
模板
/μg
B
锚定引物
/μmol·L-1
C
MgCl2
/mmol·L-1
D
dNTPs
/μmol·L-1
E
Taq酶
/U
条带数 多态性
1 10 05 10 100 02 5 +
2 10 10 15 150 04 7
3 10 15 20 200 06 9
4 10 20 25 250 08 9
5 15 05 15 200 08 8
6 15 10 10 250 06 7
7 15 15 25 100 04 6 +
8 15 20 20 150 02 10
9 20 05 20 250 04 5 +
10 20 10 25 200 02 8
11 20 15 10 150 08 10
12 20 20 15 100 06 10
13 25 05 25 150 06 15
14 25 10 20 100 08 10
15 25 15 15 250 02 10
16 25 20 10 200 04 7
注:+多态性劣;表示中;表示良;表示优
1~16.半夏叶柄条带;1′~16′.半夏叶柄形成试管小块茎后的条带;Mmarker
图1 通过银染法得到差异显示图谱
响程度,正交试验结果的直观统计分析表明,在此次
正交试验所设计的各因素的浓度梯度下,Taq酶对
DDRTPCR扩增结果的影响最大,其次分别是模板,
dNTP,Mg2+,引物。
利用K值可以确定每一个因素各水平的最佳
浓度,每个因素的4个 K值中最大的所对应的水平
即为该因素最佳浓度。此次试验的最佳处理组合为
dNTPs15μmol·L-1,Taq酶 06U,锚定引物 2
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μmol·L-1,随机引物1μmol·L-1,Mg2+250mmol
·L-1,再加上10×bufer和25μg的 cDNA模板。
这个处理组合从理论上来说应该是最理想的条件体
系。为了验证这个推论,用这个最佳处理组合和13
号处理组合进行了比较,实验结果表明2个体系的
扩增结果都理想,但最佳处理组合扩增出的条带明
显比13号处理组合扩增条带要多,谱带更清晰。所
以选用最佳处理组合为正式试验的 DDRTPCR反
应体系。
为进一步探讨处理间及各因子水平之间的差
异,进行方差分析。结果表明,Taq酶浓度对 DDRT
PCR扩增结果的影响差异显著(P<005),其他因
素的影响均不显著。由此可见,Taq酶是影响
DDRTPCR扩增结果的主要因素,此结果与极差分
析的结果相吻合。
2.3 差别显示片断的回收
cDNA差异片段从聚丙烯酰胺凝胶中切下后,
在去离子水中漂洗2次后放于05mL离心管中,加
入50μL无菌水,沸水中煮10min,13000r·min-1
离心10min,取5μL上清液作为再扩增模板,扩增
体系同 DDRTPCR,PCR重扩增产物进行2%琼脂
糖凝胶电泳(图2)。
图2 差异表达片断PCR重扩增的琼脂糖凝胶电泳
3 讨论
虽然DDRTPCR技术已广泛应用于差异表达基
因的研究,并且仍在不断地优化和改进,但是该技术
在实际应用中仍存在一些问题[911]。如假阳性差异
带过高,差异显示 PCR时的差异带往往不能在
Northern杂交和反向Northern杂交中重现;其次,获得
的片段短,mRNA的平均长度112kb,差异显示PCR
所得cDNA片段的长度多在100~400bp,平均长度
约300bp,这些片段大多数位于mRNA3′端300bp左
右的非翻译区,这段mRNA在不同生物间差别较大,
基因文库中常不包括这部分;另外,稀有mRNA差异
显示困难,PCR高度灵敏,易扩增展示稀有mRNA片
段,这既是该方法的优点,也是该方法的不足之处,因
为稀有的mRNA在杂交时往往表达的信号较弱。
实验结果表明,模板浓度、引物浓度、dNTPs浓
度、镁离子浓度以及 Taq酶用量等因素对半夏试管
块茎的DDRTPCR技术体系均有影响。
首先,模板的制备。严格把握实验材料,实验材
料间的遗传背景差异越小,假阳性越低,分离的基因
片段与性状间的相关性越强。所以实验材料间的遗
传背景是一致的,并且采用混合取样的方法来降低
取材对实验造成的假阳性。同时,为了防止DNA污
染造成的假阳性,本试验中采用的 RNA都经过无
RNase的DNaseⅠ消化,去除痕量的 DNA污染。另
外,为了尽量减少低丰度 RNA的丢失,反转录时起
始模板RNA的投入量应保证不少于3μg[12]。
其次,差显反应条件的优化。采用正交试验设
计的均衡分散、综合可比以及可伸可缩、效用明确的
特性[13]。对影响 DDRTPCR反应条件的主要因素
进行筛选,可缩短实验时间,较快地找到最优水平组
合。本研究采用正交法优化反应条件,充分考虑到
模板、引物、dNTPs、镁离子等各成分的反应浓度以
及Taq酶用量等因素在差异显示反应过程中的交互
作用,一次 PCR反应即可确定最佳反应组合,这样
就简化了反应条件的优选程序,节省了时间,减少了
试剂用量,大大降低了实验成本。因此在新的试验
条件下建立和优化 DDRTPCR反应体系,正交设计
是值得借鉴的方法。
最后,银染染色和二次扩增。核酸银染方法是
一种高灵敏度检测核酸变化的方法,银离子可以与
核酸形成稳定的复合物,其灵敏度可以检测皮克
(picogram)水平核酸的变化,与同位素放射自显影
方法具有相似的灵敏性,并避免同位素曝光切带的
盲目性及对人体和环境造成的危害,同时银染采用
聚丙烯酰胺凝胶电泳,对 PCR扩增产物进行分离。
本实验表明,采用银染显示法不仅快速简便(从
RNA提取到差异条带回收仅需3d),而且凝胶上所
展示的条带直观可见,假阳性率很低,大大减少了验
证回收带的工作量。二次 PCR扩增旨在将获得差
异片段最大限度扩增,以备进一步纯化、测序和克
隆。为了获得高产量,在DDRTPCR反应条件基础
上,增加了 Taq酶浓度和 PCR循环数,此时,虽然
PCR产量明显提高,但也出现了非特异性条带,这
与循环增加、相对低量的模板拷贝数和过高的引物
有关。但将引物降至02~04μmol·L-1,退火温
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度升至42~44℃,能有效消除了非特异性条带,同
时得到较高产量的特异性扩增产物[14]。
[参考文献]
[1] LiangP,PardeeAB.Diferentialdisplayofeukaryoticmessen
gerRNAbymeansofthepolymerasechainreaction[J].Sci
ence,1992,257(14):967.
[2] BachemCWB,HoevenaVAN,DedRS,etal.Visualization
ofdiferentialgeneexpressionusinganovelmethodofRNAfin
gerprintingbasedonAFLP:analysisofgeneexpressionduring
potatotuberdeveloping[J].PlantJ,1996,9(5):745.
[3] OpsahlFHC,DewnfEL,DumasC,etal.Anovelendo
spermspecificgeneexpressedinarestrictedregionaroundthe
maizeembryo[J].PlantJ,1997,12(1):235.
[4] EstherVDK,KendeH.Identificationofagibberelininduced
geneindeepwaterriceusingdiferentialdisplayofmRNA[J].
PlantMol,1995,28:589.
[5] BenitoEP,PrinsT,KanJAL.Applicationofdiferentialdis
playRTPCRtotheananlysisofgeneexpressioninaplantfungus
interaction[J].PlantMolBiol,1996,32:947.
[6] 柳淑芳,杜立新,朱 靖,等.正交法整体优化差异显示反应
体系[J].遗传,2004,26(6):836.
[7] 薛建平,朱艳芳,张爱民,等.半夏试管块茎直接再生技术的
研究[J].作物学报,2004,30(10):1060.
[8] 田振东,柳 俊,谢从华,等.DDRTPCR与反向Northern杂交
技术结合分离马铃薯 mRNA差异表达片段[J].农业生物技
术学报,2003,11(5):545.
[9] MatzM,LukyanovSA.Diferentstrategiesofdiferentialdis
play:areasofapplication[J].NucleicAcidsRes,1998,26
(24):5537.
[10] KammerHVD,CAlbrecht,CAlbrecht,etal.Identificationof
genesregulatedbymuscarinicacetylcholinereceptors:application
ofanimprovedandstatisticalycomprehensivemRNAdiferential
displaytechnique[J].NucleicAcidsRes,1999,27(10):2211.
[11] 肖华胜,黄文晋.降低差异显示 PCR假阳性和提高重复性的
几种策略[J].生物化学展,1999,26(5):437.
[12] DossRP.Diferentialdisplaywithoutradioactivityamodified
procedure[J].Biotechniques,1996,21:410.
[13] 何正文,刘运生,陈立华,等.正交设计直观分析法优化 PCR
条件[J].湖南医科大学报,1998,23(4):403.
[14] 张洪涛,张春燕,杨秋格,等.银染 mRNA差异显示方法的建
立和二次扩增参数优化[J].癌症,2001,20(3):330.
Establishmentandoptimizationofsliverstainingdifferentialdisplayof
microtubersfromPineliaternatainvitro
XUEJianping1,HUANGYueqin1,2,XUYouming2,TIANZhengdong2
(1.AnhuiKeyLaboratoryofPlantResourcesandBiology,SchoolofLifeScience,HuaibeiCoalIndustry
Teachers′Colege,Huaibei235000,China;
2.ColegeofHorticulture&ForestrySciences,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)
[Abstract] Objective:Inthisstudy,orthogonaldesignwasusedtooptinizeDDRTPCRamplificationsystemonPineliaternata
microtubersinvitroinfivefactorsfourlevelsrespectively.Method:P.ternatastemsandmicrotubersinvitrowereselectedasex
plants.TheefectsoffivekindsoffactorswerestudiedbyorthogonaldesignmethodincludingemplatecDNA,Mg2+,dNTPs,primers
andTaqDNApolymerase,andinordertoestablishtheoptimumDDRTPCRsystemofP.ternatamicrotubersinvitro.Resultand
Conclusion:AsatisfactoryDDRTPCRtechniquesystemforP.ternatamicrotubersinvitrowithdesirablerepeatabilityandpolymor
phicbandswasestablished.Inatotalvolumeof20μLDDRTPCRsystem,itcontained10×bufer,150μmol·L-1dNTPs,2μmol
·L-1anchorprimer,1μmol·L-1arbitraryprimer,25mmol·L-1Mg2+,06UTaqDNApolymeraseand25μgtemplatecD
NA.TheefectofthefivefactorswasinsequenceofTaqDNApolymerase>templatecDNA>dNTPs>Mg2+>Primers.Theoptimum
DDRTPCRsystemwilprovidescientificreferencebasisforstudyingefectingcharacterofP.ternatamicrotubersassociatedwithgenes
expression.
[Keywords] Pineliaternata;microtubers;DDRTPCR;positivecrosstest;nondenaturingPAGE;silverstraining
[责任编辑 吕冬梅]
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