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Establishment and optimization of SRAP-PCR in Artemisia annua

黄花蒿SRAP-PCR反应体系的建立与优化



全 文 :中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第1期2007年1月·125·
黄花蒿SRAP—PCR反应体系的建立与优化
邓 婧1,陈 新H,宣 朴2
(1.成都中医药大学药学院,四川成都610075;2.四川省农科院
农业信息与农村经济研究所,四川成都610066)
摘要:目的用序列相关扩增多态性(SRAP)这一新的分子标记技术建立稳定可重复的黄花蒿Artemisiaannua
的SRAP最佳反应体系。方法以黄花蒿DNA为模板,分析了SRAP反应体系中的一些重要参数对PCR扩增的
影响。结果 建立了稳定可重复的SRAP反应体系;25pI。反应体系中,模板DNA为30~10,5ng,MgCI:为2.0
mmol/L,dNTPs为0.25mmol/L,Taq酶为1.0U,引物为2.0#mol/L;扩增程序:94℃预变性3rain,94℃变性1
rain,35℃复性1min,72℃延伸1rain,5个循环;94℃变性1rain,50℃复性1rain,72℃延伸1rain,35个循环,72
℃延伸7rain。结论本研究建立的黄花蒿SRAP体系重复性好,稳定性强。
关键词:黄花蒿;SRAP反应体系;优化
中图分类号:R284.1 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)01—0125—04
EstablishmentandoptimizationofSRAP-PCRinArtemisiaannua
DENGJin91,CHENXinl,XUANPu2
(1.ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610075,China;2.InstituteofAgriculturalInformation
andRuralEconomy,SiehuanAcademyofAgricutureSciences,Chengdu610066,China)
Keywords:ArtemisiaannuaL.;SRAPreactionsystem;optimization
序列相关扩增多态性(sequencerelated
amplifiedpolymorphism,SRAP)是Li等Ⅱ3建立的
一种新型的分子标记技术,针对基因外显子中GC
量丰富而启动子、内含子中AT量丰富的特点来设
计引物,因不同个体的内含子、启动子与间隔区长度
不等而产生多态性。SRAP标记具有简便、稳定、中
等产率、在基因组中分布均匀的特点。适合于遗传多
样性研究、遗传图谱构建、基因定位、预测杂种优势、
cDNA指纹图谱等诸多研究领域[2~5]。目前已经在
马铃薯、水稻、柑橘类果树、黄瓜、棉花[6]、辣椒[7]等
植物和水稻稻瘟病[8]研究中应用,多集中于田
问作物,在药用植物中研究较少,且黄花蒿中未见
报道。
SRAP标记是基于PCR的标记,其反应条件易
受各种因素的干扰。为确保SRAP分析结果的可靠
性和重复性,进行SRAP—PCR反应体系的优化是非
常必要的。
青蒿来源于菊科植物黄花蒿Artemisiaannua
L.的干燥地上部分,味苦、辛,性寒,有清热解暑,除
虱,截疟的功能。其药用有效成分主要为青蒿素,被
WHO称为唯一有效的疟疾治疗药物。由于黄花蒿
的自交不亲和性,不同个体间存在遗传差异,这些导
致青蒿素在不同来源黄花蒿植株中的量存在差异,
遗传不稳定也是常规栽培中很难克服的难题[9]。因
此,对黄花蒿进行遗传育种方面的研究日益重要,有
必要构建高密度的遗传连锁图谱和进行黄花蒿遗传
多样性的研究。
本实验以黄花蒿为试材,对模板DNA、Taq
DNA聚合酶、dNTP以及M92+浓度,预变性,延伸
时间等的最佳反应条件进行探索,建立了适用于黄
花蒿的SRAP反应体系,为今后利用SRAP标记技
术开展黄花蒿种间遗传变异分析和构建遗传图谱奠
定了基础。
1材料与方法
1.1 材料:黄花蒿采自成都市,根据《中国植物志》
(第76卷),并经成都中医药大学严铸云副教授鉴定
为黄花蒿ArtemisiaannuaL.,按Li等[1]提供的
SRAP引物序列由TaKaRa公司合成,Taq酶和反
应底物均购自TaKaRa公司。
1.2 黄花蒿总DNA提取:采用CTAB法提取总
收稿日期:2006—03—08
作者简介:邓婧(1982一),女,四川成都,成都中医药大学药学院硕士,主要从事药用植物分子生物学研究。
Tel:(028)6668323E—mail:simplel016@sina.corn.un
*通讯作者陈新Tel:(028)66683823E—mail:chennew@tom.corn
万方数据
·126- 中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第1期2007年1月
DNA。取约100mg冷冻的黄花蒿样品研成细粉,转
移至1.5mL离心管中,加入800肛LCTAB液,振
荡混匀,放置在65℃水浴中30min(约10min振荡
1次),加入等体积的氯仿一异戊醇(24:1),抽提两
次,10000r/min离心10min,将水相转移至另一干
净离心管中,在得到的水相中加入等体积的无水乙
醇,轻轻颠倒混匀,一20℃沉淀,取出样品在室温下
5000r/rain离心5min,使DNA附于管壁,小心去
上清,空气干燥,加入100弘LddH。O,37℃保温30
min,4℃保存备用。取10肛L,1.o%琼脂糖凝胶电
泳,电压140V,电流100mA,紫外灯下观察结果,
并用Totallabv2.01测定所提DNA的量约为30
ng/,uL。
t.3 PCR反应程序的优化:参考Li等[11的扩增程
序。94℃预变性·5min,94℃变性1min,35℃复性
1min,72℃延伸1min,5个循环;94℃变性1min,
50。C复性1min,72℃延伸lmin,35个循环,72℃
延伸1min。在Bio—RAD基因扩增仪上进行反应程
序优化。预变性时间为1、2、3、4、5min;最后延伸时
间为1、3、5、7、10min。
1.4 PCR反应体系的优化:在25pL反应体系中
加入2.5肚L的10倍Buffer(Mg抖free)缓冲液,2.0
mmol/LMgCl2,0.2mmol/LdNTPs,1UTaq酶,
模板DNA30ng,1.0/lmol/L引物,ddH:O加至25
弘L。以此体系为基础,按以下顺序逐级优化反应参
数,选择优化出的最佳参数做下一个参数优化:每反
应含模板DNA量分别为6、9、15、30、45、60、90、150
ng;每反应引物浓度分别为0.3、0.5、1、1.5、2.0、
2.5、3.0、4.0ttmol/L;每反应dNTPs终浓度分别
为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4nimol/
L;每反应M92+浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、
3.0、3.5、4.0mmol/L;每反应TaqDNA聚合酶的
用量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.5U。
1.5扩增产物电泳分析:在2.0%的琼脂糖凝胶中
分离扩增产物,电泳结束后在凝胶成像系统下观察
照相。
2结果与分析
2.1模板DNA浓度对SRAP扩增的影响:适宜的
模板量是保证特异性扩增的前提,模板量过多会降
低特异扩增效率,增加非特异性产物。模板DNA小
于15ng时产物少,在30~105ng时扩增条带稳定
且几乎无差异(图1),因此黄花蒿DNA在30~105
ng都可以,为节约模板,本实验采用模板为30ng。
2.2引物浓度对SRAP扩增的影响:用MEl一EMl
引物,比较了引物浓度差异对扩增结果的影响。引物
浓度小于1/tmol/L时扩增产物较少,在1.5~4.0
umol/L时条带清晰稳定(图2),通过比较,选择引
物浓度为2.0umol/L。
M—Marker
1~9依次为:6、10、15、30、
45、60、75、90、105ng
引物(MEl~EMl)
1—9:6,10,15,30,45,
60,75,90,and105g,
respectively,Primer
(MEl一EMl)
图1模板DNA量对SRAP反应的影响
Fig.1EffectsofDNAconcentrationonSRAPpatterns
M—Marker
1~8依次为:0.3、0.5、1、
1.5、2.0、2.5、3.0、4.0
/lmol/L
引物(MEl~EMl)
1—8:0.3,0.5,1,1.5,
2.0,2.5,3.0,and
4.0/lmol/L,respectively,
Primer(MEl一EMl)
图 引物浓度对SRAP反应的影响
Fig.2EffectsofprimerconcentrationonSRAPpatterns
2.3 dNTPs浓度对SRAP扩增的影响:dNTPs浓
度直接影响PCR扩增产物的生成。dNTPs浓度不
足时,扩增产物减少,浓度过高时,会从两方面影响
PCR扩增:一方面错误率大大增加;另一方面同
TaqDNA聚合酶竞争M92+,使反应体系中的M92+
总量下降,TaqDNA聚合酶活性受到影响。dNTPs
浓度低于0.15mmol/L时扩增强度较低;在0.15~
0.25mmol/L时条带多且清晰,大于0.3mmol/L
时扩增产物明显减少(图3)。比较后选择dNTPs的
最佳浓度为0.25mmol/L。
M—Marker
1~8依次为:0.05、0.1、
0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、
0.4mmol/L
引物(MEl~EMl)
1—8:0.05,0.1,0.15,0.
2,0.25,0.3,0.35,and
0.4mmol/L,respectively,
Primer(MEl一EMl)
图3 dNTPs浓度对SRAP反应的影响
Fig.3EffectsofdNTPsconcentrationonSRAPpatterns
2.4 M92+浓度对ISSR扩增的影响:反应混和物中
万方数据
中草115ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第1期2007年1月·127·
的离子强度,尤其是M92+浓度对SRAP反应的特
异性和扩增效率均有影响,浓度过高会使非特异扩
增产物增加或导致扩增失败,浓度过低会使扩增产
物减少或导致扩增反应失败。M92十是Taq酶的激活
剂,Mg抖不足时,Taq酶的作用效率降低,且dNTP
竞争Mg抖,Mg2+受dNTP总量的影响。M92+浓度
小于1.5mmol/L时无扩增;2.0mmol/L时条带清
晰稳定,大于2.5mmol/L时条带弥散变弱(图4)。
因此,Mg抖适宜浓度为2.0mmol/L。
M—Marker
1~8依次为:0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0
mmol/L
引物(MEl~EMl)
1 8:0.5,1.0,1.5,2.0,
2.5,3.0,3.5,and4.0
mmol/L,respectively,
Primer(MEl一EMl)
图4 M92+浓度对SRAP反应的影响
Fig.4EffectsofM92+concentrationonSRAPpatterns
2.5 TaqDNA聚合酶对ISSR扩增的影响:Taq聚
合酶用量的多少直接影响PCR反应的成败,酶用量
过低导致扩增失败;酶量过高,使非特异性产物增
加。当酶用量小于0.5U时无扩增产物,在1.0时扩
增条带清晰稳定;当酶用量大于1.5U时产物弥散
(图5)。因此,Taq聚合酶的用量为1.0U最佳。
M—Marker
1~6依次为:0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.5U
引物(MEl~EMl)
lm6:0.5,1.0,1.5,
2.0,2.5,and3.5U,
respectively,Primer
(MElEMl)
图5 TaqDNA聚合酶量对SRAP反应的影响
Fig.5EffectsofTaqDNApolymerase
concentrationonSRAPpatterns
2.6预变性时间和延伸时间:用引物ME3一EM4考
察了预变性和延伸时间对SRAP反应的影响,结果
表明预变性时间和延伸时间对扩增结果无太大影
响,延伸时间在1~10min,变性时间在1~5min扩
增条带无太大差异。比较后选择预变性时间3min,
延伸时间为7min。见图6、7。
3讨论
以黄花蒿DNA为材料,建立了重复性好,分辨
率高的SRAP反应体系,即在25弘L反应体系中,模
板DNA为30~105ng,2.5弘L的lo倍Buffer
(M92+free)缓冲液,2.0mmol/LMgCl2,0.25
mmol/LdNTPs,1.0U乳g酶,2.0umol/L引物;
扩增程序:94℃预变性3min,94。C变性1min,35
℃复性1min,72℃延伸1min,5个循环;94℃变性
1min,50℃复性1min,72℃延伸1min,35个循
环,72℃延伸7min。
M—Marker
1~5依次为:1、3、5、7、10
mln
1—5:l,3,5,7,and10
rain,respectively
图6延伸时间对SRAP反应的影响
Fig.6EffectsofamplificationtimeonSRAPpatterns
M—Marker
1~5依次为:1、2、3、4、5
mln
1—5:1,2,3,4,and5
min,respectively
图7预变性时间对SRAP反应的影响
Fig.7Effectsofinitiallydenaturingtime
onSRAPpatterms
对黄花蒿SRAP扩增影响最大的是dNTPs、
M92十、TaqDNA聚合酶浓度,引物的适宜浓度范围
比较宽,对DNA质量浓度要求不高,这与任羽等口3
对辣椒和武志朴等ho]对小麦的研究是相同的;预变
性时间和延伸时间没有太大影响,这与武志朴等[1们
对小麦的研究不同,原因可能是植物基因组大小或
所用仪器、试剂不同所致。黄花蒿的SRAP扩增程
序中开始5个循环退火温度为35℃,确保两引物与
靶DNA上位点的结合,后35个循环的退火温度上
升到50℃,从而保证了反应稳定可重复性,如果退
火温度在40个循环中始终保持35℃,则扩增的重
复性会很差。
SRAP是对ORFs开放阅读框进行扩增,对基
因相对较少的着丝粒附近及端粒的扩增较少,如结
合可扩增这些区域的SSR标记,可获得覆盖整个基
因组的连锁图。在遗传多样性研究中,SRAP比
万方数据
·128· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第1期2007年1月
AFLP更能反映表型的多样性及进化史rs]。由于省
去了酶切,连接等的步骤,整个方法比AFLP操作
简单,相比之下,具有更广泛的应用前景。
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前体和诱导子饲喂黄芩愈伤组织强化黄芩苷生产研究
王梦亮,任撂兴,刘滇生
(山西大学现代化学研究所,山西太原030006)
黄芩Scutellariab icalensisGeorgi为唇形科植
物的干燥根,性寒、味苦,具有清热燥湿、泻火解毒等
功效[1],含数种黄酮苷。黄芩苷(baicalin)是其主要
有效成分,药理作用最强,具有抑菌抗炎[2]、抗HIV一
1活性‘“4|、抗氧化[5|、抗变态反应[6]和清除自由基[73
等药理作用。因此近年来,临床上对黄芩药材的需求
量大增,黄芩野生资源破坏严重,产量日趋下降,有
的产区种群已濒临灭绝[8],因此利用植物组织培养
技术对黄芩进行组织培养来生产其有效成分是解决
目前供需矛盾的有效途径之一。
在植物细胞培养中,向培养基中加入目的化合
物生物合成的前体及应用诱导子是提高有用次生代
谢产物产量的有效途径。目前在黄芩愈伤组织培养
研究中,尚未见相关的报道。本实验研究了3种前体
和3种诱导子对黄芩愈伤组织合成黄芩苷的影响,
旨在为黄芩苷的工业化生产提供理论依据。
1材料与方法
1.1 材料:黄芩愈伤组织由本实验室从黄芩试管苗
幼茎诱导而来。培养基为MS培养基(附加0.2rag/
LIAA和2mg/L6-BA),蔗糖4%,琼脂0.8%,pH
5.8,暗培养,(25士1)℃培养周期为40d。
1.2添加前体和诱导子实验设计:前体物为乙酸
钠、L一苯丙氨酸和酪氨酸;浓度梯度为0.1、0.5、
1.0、2.0mmol/L。诱导子为硝酸铈铵、水杨酸和硝
酸银;浓度梯度分别为0.01、0.1、0.5mmol/L;
0.1、1.0、10mmol/L;0.01、0.05、0.1mmol/L。
将新鲜黄芩愈伤组织接种于添加各种前体和诱
导子的固体培养基中并立即置于培养箱中暗培养,
处理时间为40d。对照为不添加任何前体或者诱
导子。
1.3干、鲜质量测定方法:将培养完成的愈伤组织
用滤纸将表面的水吸去,放在天平上,称其鲜质量,
随后放入烘箱(60℃)烘烤至恒重,再称其干质量,
并可得到细胞的干质量比。
1.4 HPLC法测定黄芩苷
1.4.1 色谱条件[1]:ODS色谱柱(150mm×4.6
收稿日期:2006—03—10
作者简介:王梦亮(1966一),汉,男,山西平遥人,硕士生导师,长期从事中草药的研究开发,生物化工等领域的科研工作。
Tel:(0351)7016101E—mail:mlwang@SXU.edu.ca
万方数据
黄花蒿SRAP-PCR反应体系的建立与优化
作者: 邓婧, 陈新, 宣朴, DENG Jing, CHEN Xin, XUAN Pu
作者单位: 邓婧,陈新,DENG Jing,CHEN Xin(成都中医药大学药学院,四川,成都,610075), 宣朴,XUAN
Pu(农业信息与农村经济研究所,四川成都 610066)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2007,38(1)
被引用次数: 8次

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