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Establishment and optimization of SRAP reaction system in Tinospora sagittata

青牛胆SRAP标记反应体系的建立与优化



全 文 :·272· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第2期2007年2月
(250mmX4.6mm,5肚m),ShimadzuVP一0DS
(250mm×4.6ram),DiamonsilTMC18(250mm×
4.6mm,5弘m)色谱柱,结果显示ShimadzuVP一
0DS(250mm×4.6ram)柱能够将药材各组分峰很
好地分开,达到比较理想的效果。
3.5 由生成指纹图谱可以看出,14批防己药材指
纹图谱中主要色谱峰的整体图貌基本一致。同时相
似度评价结果表明,同一基地和不同产地的相似度
计算结果均在0.9以上,相似度较高,说明地域性差
异不明显。利用药典委员会颁布的指纹图谱软件,能
够很好地对防己药材指纹图谱进行相似度评价。
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青牛胆SRAP标记反应体系的建立与优化
杨 兵,王天志。,罗 禹,陈 璐
(四川大学华西药学院,四J『『成都 610041)
摘要:目的为青牛胆的物种鉴定和遗传图谱的构建寻找一种新的途径。方法采用序列相关扩增多态性(Se—
quencerelatedamplifiedpolymorphism,SRAP)技术对青牛胆DNA进行PCR扩增,逐级优化反应参数。结果优
化得到稳定重复性好的青牛胆SRAP反应体系。结论SRAP技术在分子水平上对青牛胆进行鉴定是一种行之有
效的手段,为今后进一步的青牛胆物种鉴定、遗传图谱的构建等研究奠定基础。
关键词:青牛胆;SRAP;分子标记
中图分类号:R282.7 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)02—0272—04
EstablishmentandoptimizationofSRAPreactionsysteminTinosporasagittata
YANGBing,WANGTian—zhi,LUOYu,CHENLu
(WestChinaSchoolofPharmacy,SichuanUniversity,Chengdu610041,China)
Abstract:ObjectiveTodevelopanewmethodforTinosporasagittataspeciesdentificationand
geneticmapconstruction.MethodsSequence——relatedamplifiedpolymorphism(SRAP)wasappliedfor
T.sagittatatOcarryonPCRamplificationofitsDNAandoptimizethereactionparametergradebygrade.
ResultsThestableandreproducibleSRAPr actionsystemofT.sagittatahasbeendeveloped.Conclu..
sionSRAPisaneffectivemethodf rT.sagittataidentificationinmoleculardeg eeandithasetupa
foundationforthefurtherspeciesdentificationandgeneticmapconstructionofT.sagittata.
Keywords:Tinosporasagitt ta(Oliv.)Gagnep;sequence—relatedamplifiedpolymorphism(SRAP);
mo】ecularm ker
青牛胆Tinosporasagittata(()liv.)Gagnep是
防己科青牛胆属植物,药用其块根,又称金果榄,为
《中国药典》历版所收载。有清热解毒、利咽止痛等功
效。目前药用青牛胆为野生,复杂的野外环境造成其
植株的形态变异。本课题材料采自四川巴中地区,其
植株形态差异极大。因此,从分子水平对青牛胆进行
物种鉴定以控制其药材质量变得日益重要。SRAP
(sequencerelatedamplifiedpolymorphism,序列相
关扩增多态性)是由Li等n3提出的一种新的分子标
记技术。SRAP标记是针对基因外显子中GC丰富
而启动子、内含子里AT丰富的特点来设计引物进
行PCR扩增,因不同个体的内含子、启动子与间隔
收稿日期:2006—08—08
作者简介:杨兵(1981一),男,四川遂宁人,生药学研究生在读,主要从事天然药物品质评价与化学成分研究。
E—mail:only—miracle@tom.corn
*通讯作者王天志Tel:(028)85503639
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第2期2007年2月·273·
区长度不等而产生多态性。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、cD—
NA指纹图谱等诸多研究领域[2]。目前已应用于棉
花‘引、小麦‘4|、辣椒‘53等作物,而在药用植物中的应
用研究较少。本实验以青牛胆为材料,对反应程序、
模板、Mg抖、dNTP、引物、TaqDNA聚合酶浓度,预
变性,延伸时间等的最佳反应条件进行探索,力求建
立适用于青牛胆的SRAP反应体系,从而为利用
SRAP标记技术进行物种遗传变异分析和构建遗传
图谱奠定基础。
1材料与方法
1.1材料:青牛胆采自四川巴中地区,经四川大学
华西药学院王天志教授鉴定。新鲜嫩叶经变色硅胶
快速干燥冰冻保存备用。
加拿大哥伦比亚大学提供的SRAP引物序列
在TaKaRa公司合成,10倍Buffer(M92十free,即不
含M92+)、M92+、dNTP和Taq酶均购自TaKaRa
公司,Rnase(RNA裂解酶,购自Sigma公司)。
高速离心机(BIOFUGE,Heraeus),PCR仪
(BIO—RAD,icycler),DYY一Ⅲ12B型三恒多用电泳
仪(北京六一仪器厂),凝胶成像分析系统(BIO—
RAD)。
正向引物ME2,5I-TGAGTCCAAACCGGA—
GC一37;ME5,5-TGAGTCCAAACCGGAAG一37。反
向引物EM3,5’一GACTGCGTACGAATTGAC一37;
EM4,5-GACTGCGTACGAATTTGA一37;EM6,
57一GACTGCGTACGAATTGCA一37。
1.2 青牛胆总DNA的提取及定量:CTAB法提取
总DNA,取约100mg冷冻的青牛胆嫩叶快速研成
细粉,转移至1.5mL离心管中加入700弘LCTAB
液,振荡混匀,放置在65℃金属浴保温20rain,加
入等体积的氯仿一异戊醇(24:1),抽提两次,1000
r/min离心10min,将上层水相转移至另一洁净离
心管中,加人等体积的无水乙醇混匀,一20℃沉淀
30rain,取出样品在室温下8000r/min离心5rain,
使DNA附于管底,去上清液,空气干燥,加入100
弘LddH20、2肛LRnase,36℃保温30rain,4℃保存
备用。取10弘L,1.0%琼脂糖凝胶电泳,紫外下凝胶
成像,并用荧光定量分析软件totallabv2.01测定所
提DNA的质量浓度约为10ng/弘L。
1.3 SRAP—PCR反应程序的优化:参考Li等[1]的
扩增程序:94℃预变性5rain、94oC变性1rain、35
℃复性1rain、72℃延伸1min、5个循环;94℃变性
1min、50oC复性1min、72℃延伸1min、35个循
环,且参考本实验室的条件:终浓度为0.2mmol/L
的10倍Buffer(M92+free)2.5肛L,2mmol/L的
M92+2弘L,0.2mmol/L的dNTP2弘L,1/,mol/L
的引物各1弘L,2.0UTaqDNA聚合酶0.4pL,模
板1弘L,ddH。0补足25弘L反应体系在Bio—RAD
基因扩增仪上进行反应程序优化。
1.3.1 引物筛选:用本实验室现有的引物组合
ME2一EM3、ME2一EM4、E2一EM6、ME5一EM4、ME5一
EM6在上述条件下进行引物筛选,结果见图1,选
择组合ME2一EM4进行反应体系优化。以上述体系
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。
1.3.2模板浓度优化:每反应含模板DNA量分别
为5、10、20、30、50、70ng(图2)。
1.3.3’M92+浓度优化:每反应M92+终浓度分别为
0.5、1.0、2.0、2.5、3.0、5.0mmol/L(图3)。
1.3.4dNTP浓度优化:每反应dNTP终浓度分别
从左至右依次为:ME2一
EM3、ME2一EM4、。ME2一
EM6、ME5一EM4、ME5一
EM6。Marker
FromlefttOright:ME2一
EM3,ME2一EM4,ME2一
EM6,ME5一EM4,ME5一
EM6,andMarker
图1引物筛选
Fig.1Primersieving
从左至右依次为:Marker,
5、10、20、30、50、70ng
FromlefttOright:Mark—
er,5,10,20,30,50,
and70ng
图2模板浓度的影响
Fig.2Templateconcentration7Simpact
从左至右:0.5、1.0、2.0、
2.5、3.0、5.0mmol/L,
Marker
Fromleftoright:0.5,
1.0,2.0,2.5,3.0,and
5.0mmol/L,andMarker
图3 M92+浓度的影响
Fig.3M92+Concentration’simpact
万方数据
·274· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第2期2007年2月
为0.05、0.1、O.2、0.25、0.3、0.5mmol/L(图4)。
1.3.5 引物浓度优化:每反应引物终浓度分别为
0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0t_£mol/L(图5)。
1.3.6Taq聚合酶浓度优化:每反应酶终浓度分别
为0.5、1.0、1.5、2.0、4.0U(图6)。
1.3.7预变性时间及延伸时间的考察:预变性时间
分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0min(图7);延伸时间
分别为1.0、3.0、5.0、7.0、10.0min(图8)。
1.4扩增产物电泳分析:在1.4%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成像。
从左至右:0.05、0.1、0.2、
0.25、0.3、0.5mmol/L,
Marker
Fromlefttoright:0.05,
0.1,0.2,0.25,0.3,and
0.5mmol/L,andM[arker
图4 dNTP浓度的影响
Fig.4dNTPConcentration7simpact
从左至右:1.0、1.5、2.0、
3.0、0.5、5.0tlmol/L,
Marker
Fromleftoright:1.0,
1.5,2.0,3.0,0.5,and
5.0/』mol/L,andM rker
图5引物浓度的影响
Fig.5Primerconcentration7Simpact
从左至右依次为:Marker,
0.5、1.0、1.5、2.0、4.0U
Fromlefttoright:Mark—
er,0.5,1.0,1.5,2.0,
and4.0U
图6 Taq聚合酶浓度的影响
Fig.6TaqPolymeraseconc ntration
7
Simpact
图7预变性时间的影响
Fig.7Initialdenaturationtime’Simpact
从左至右依次为:I.o、
3.o、5.o、7.o、IO.orain,
Marker
Fromleftoright:1.0,
3.0,5.0,7.0,and10.0
rain,andMarker
图8延伸时间的影晌
Fig.8Prolongationtime
7
Simpact
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DNA小于5
ng时产物少,条带模糊,在5~70ng时扩增条带稳
定且几乎无差异(图2),因此青牛胆DNA的浓度范
围在5~70ng,考虑节约模板与实验操作的准确性,
本实验采用模板浓度为每25pL反应体系10ng。
2.2 M92+浓度对SRAP扩增的影响:反应混合物
中M92+浓度对SRAP反应的特异性和扩增效率均
有影响,浓度过高或过低都会导致扩增反应失败。
M92十是Taq酶的激活剂,M92+不足时,Taq酶的作
用效率降低,且dNTP竞争Mg抖,M92+受dNTP
总量的影响。对于青牛胆DNA,Mg抖浓度小于2.0
mmol/L时无扩增;2.5~3.0mmol/L时条带清晰
稳定,大于3.0mmol/L时条带弥散变弱(图3)。因
此,M92+适宜浓度为2.5mmol/L。
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,dNTPs浓度过高时,会从两方
面影响PCR扩增,一方面错配率大大增加,另一方
面同TaqDNA聚合酶竞争Mg抖,使反应体系中的
Mg抖总量下降,TaqDNA聚合酶活性受到影响。
dNTPs浓度低于0.10mmol/L时扩增产物强度较
低;在0.25~0.30mmol/L时条带多且清晰,达到
0.5mmol/L时几乎无扩增产物(图4)。因此,
dNTPs的最佳浓度为0.25mmol/L。
2.4引物浓度对SRAP扩增的影响:用ME2一EM4
引物,比较了引物浓度差异对扩增结果的影响。引物
浓度在0.5t-mol/L时条带很少,在1umol/L时条
带清晰且条带较多,在3.o~5.0t-mol/L时逐渐出
现弥散状(图5)。引物适宜浓度范围为1.0~3.0
/umol/L,从节约成本考虑,本实验选择引物浓度为
1.0umol/L。
2.5 TaqDNA聚合酶对SRAP扩增的影响:Taq聚
合酶用量的多少直接影响PCR反应的成败,酶量过
k基
础∽麓裟黑譬帅
氨m
出L‰
黏叭
=呈⋯:三
接队。
m一¨
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第2期2007年2月·275·
低,导致无扩增;酶量过高,使非特异性产物增加。当
酶用量为0.5U时扩增产物较少,在1.O~2.0U时
扩增条带逐渐清晰稳定;当酶用量达4.0U时产物弥
散(图6)。因此,Taq聚合酶的用量为1.5U最佳。
2.6 预变性时间及延伸时间SRAP扩增的影响:
本实验预变性和延伸时间对SRAP反应的影响进
行了考察,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。从缩短实验周期
和节约成本考虑,最终选择预变性2min,延伸5
min(图7、8)。
3讨论
本实验最终以青牛胆DNA为材料,建立了重
复性好、分辨率高的SRAP反应体系,即在25肛L反
应体系中,模板DNA质量浓度为10ng/t-L,2.5弘L
的10倍Buffer(M92+free)缓冲液,MgCl22.5
mmol/L,dNTPs为0.25rnmol/L,引物1.0弘mol/
L,Taq酶1.5U;扩增程序为:94℃预变性2min、
94℃变性1min、35℃复性1min、72℃延伸1
min、5个循环;94℃变性1min、50℃复性1min、
72℃延伸5min、35个循环。
对青牛胆SRAP扩增最为敏感的因素是
M92+,dNTPs,TaqDNA聚合酶浓度,而模板适宜
浓度范围较宽,5~70ng均有良好扩增,引物浓度
要求也不高,这与武志朴等对小麦H3及任羽等[53对
辣椒的研究结果是一致的。扩增前5个循环退火温
度为50℃,保证反应稳定可重现性。
SRAP是对ORFs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AFLP更能反映
表型的多样性及进化史[6],且比AFLP操作简单,省
去了酶切,连接等烦琐的步骤,在药用植物种质资源
评价等方面具有广泛的应用前景。
SRAP技术是基于PCR的一种分子标记方法,
是针对生物体基因组进行分析,亲缘关系越近的生
物基因相似性越大,故推断本实验优化所得的反应
条件对防己科青牛胆属及亲缘关系相近的其他植物
同样适用。
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柴胡愈伤组织生长和不定根诱导的研究
姚智1,高文远¨,李克峰1,PAEKKee—yoeup2
(1.天津大学药物科学与技术学院,天津300072;2.ResearchCenterfort eDevelopmentofAdvancedHorticultural
Technology,ChungbukNationalUniversity,Cheongju361—763,Chungbuk,Korea)
摘要:目的探讨柴胡愈伤组织生长和其不定根诱导的适宜培养条件。方法 以无菌苗为外植体诱导获得愈伤
组织后,对不同种类和不同质量浓度的生长素进行实验,并对光和温度对柴胡愈伤组织生长和其不定根诱导的影
响进行了研究。结果 柴胡的愈伤组织适宜于在MS+NAA4mg/L+KT0.2mg/L培养基或MS+NAA2rag/
L+KT0.2mg/L培养基上继代培养。诱导其不定根时宜采用的培养基为MS+JBA2mg/L+KT0。2mg/L。25
℃条件下,黑暗培养既有利于柴胡愈伤组织的生长又有利于其不定根的诱导。结论 比较适宜于柴胡愈伤组织生
长的生长素为NAA,而有利于不定根诱导的生长素为IBA。温度对愈伤组织的生长影响非常明显,光照是其发根
的限制因素。
收稿日期:2006—04—10
基金项目:国家中医药管理局中医药科学技术研究专项(04—05ZPl0)
*通讯作者高文远Tel:(022)87401895
万方数据
青牛胆SRAP标记反应体系的建立与优化
作者: 杨兵, 王天志, 罗禹, 陈璐, YANG Bing, WANG Tian-zhi, LUO Yu, CHEN Lu
作者单位: 四川大学华西药学院,四川,成都,610041
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2007,38(2)
被引用次数: 5次

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