道地药材五鹤续断基因组脱氧核糖核酸提取方法的改进
【摘要】 目的为研究道地药材五鹤续断的遗传多样性、种类鉴定和基因指纹图谱的构建等提供基本保证。方法以中药材五鹤续断药源植物的鲜嫩叶片为材料，采用CTAB法并加以改进从中提取出基因组脱氧核糖核酸(DNA)，并检测其提取效果。结果使用改进的CTAB法从鲜叶中提取五鹤续断的基因组DNA浓度较高，能满足PCR反应的要求。结论自行改进的CTAB法提取道地药材五鹤续断基因组DNA效果较好。
【关键词】 五鹤续断; 脱氧核糖核酸(DNA)提取; CTAB法; 改进
道地药材是传统中医药文化中的精品，是在特定产区的外界环境和产区内该物种的地方种群遗传性状等综合因素的作用下，形成的品质优、疗效佳的中药材[1]。道地药材与非道地药材是不同产区的生物品，药材品质存在差异，但两者的形态和组织构造差异往往不明显，难以运用传统方法准确鉴别药材道地性。随着分子生物学的发展，DNA分子鉴定技术及方法已广泛运用于中药材道地性与非道地性的鉴定[2]。而DNA的分离纯化是DNA分子鉴定等分子生物学操作中的重要步骤，同样也是药用植物分子诊断技术中的关键环节。由于中药材中含有的小分子次生物质，如萜类、黄酮、香豆素、有机酸、鞣质等含有酚羟基的化合物，氧化后易与DNA结合，引起DNA降解或抑制酶的活性;而广泛存在的多糖类由于与DNA同属大分子化合物，在一般提取过程中很难完全去除。因此有必要不断摸索并建立不同条件下简单、快捷、高纯度的中药材基因组DNA提取方法。本实验就是以道地药材五鹤续断的幼嫩叶片为试验材料，采用自行探索改良的CTAB法对五鹤续断基因组DNA进行了提取，得到了质量较高的五鹤续断基因组DNA，为应用于五鹤续断的遗传多样性、种质鉴定和基因指纹图谱的构建等分子水平的研究提供了基本保证，也为其他道地药材在分子生物学水平方面的研究提供了一定的参考资料。
1 材料与仪器
1.1 材料五鹤续断叶片均采自湖北省恩施土家族苗族自治州鹤峰县走马镇万寺坪道地药材五鹤续断GAP研究及种植基地，经湖北民族学院医学院中药教研室袁成玉副教授鉴定，用干燥剂将叶片干燥后置于-80℃冰箱备用。
1.2 试剂1mol/L Tris-HCl(pH8.0)，3 mol/L 乙酸钠，0.5mol/L EDTA(pH 8.0)，1 mol/L NaC1，氯仿/异戊醇24∶1，异丙醇，无水乙醇，70%乙醇，10%CTAB溶液，1.5 x CTAB提取液，CTAB沉淀液，5 mol/L NaC1，1 mol/L乙酸钠，10mg/ml RNaseA，高盐TE(含1 mol/L NaC1)，1×TE缓冲液，以上部分是用分析纯配制试剂;Taq DNA聚合酶、dNTPs等，购自大连宝生物有限公司;十六烷基三甲基溴化锭(CTAB)为Geneview分装，购自北京鼎国生物技术有限责任公司;琼脂糖购自北京华美公司。
1.3 仪器SANYO超低温冰箱，Eppendorf 低温高速离心机，Eppendorf 梯度PCR仪，BeckmanD/U530紫外分光光度计，恒温水浴锅，DYY-10C水平电泳仪，BIORAD凝胶成像系统，研钵和研棒，移液器。
2 方法
2.1 基因组DNA的提取DNA提取以CTAB常规法[3，4]为基础。为了克服多酚、多糖等次生物质对DNA纯度的干扰，提高获得DNA的数量和质量，同时还受到条件的限制，本研究对其进行了改良：①选取新鲜幼嫩的五鹤续断叶片，酒精消毒后快速放入超低温冰箱;②在没有液氮的情况下，利用超低温冰箱的冷冻作用和暗视野效应，再用预冷的研钵和研棒快速粉碎五鹤续断叶片;③不用饱和酚，增加一次氯仿/异戊醇的用量，避免残留蛋白质和酚等物质影响DNA的质量;④用1 mol/L NaCl，除去多糖物质，同时可减轻DNA的褐化。
改良后的CTAB法具体提取步骤如下：①快速取出保存在超低温冰箱中的新鲜叶片3 g，放入已预冷冻的研钵中，迅速研磨成粉末，移入50 ml 离心管;然后加入8 ml的CTAB提取液(先预热到80℃)，充分混匀，65℃水浴中保温60 min，其间每20 min反转摇匀1次，取出样品，冷却至室温;②加入4 ml氯仿，混匀后，平放在震荡器上摇动10 min至抽提液与氯仿完全混合，室温下4 000 r/min离心15 min;③将上清液转移至另一离心管中;加入1/10量的10%CTAB液，摇匀;④加入等体积的氯仿/异戊醇(24∶1)，震荡15 min至混匀，室温下4 000 r/min离心5 min;⑤取上清液重复此步骤;⑥取上清液，加入等量的沉淀液，摇匀，室温放置10m in，然后4 000 rmin离心10 min;⑦取上清液加入1倍体积的预冷异丙醇，混匀，-20℃静置20 min使沉淀生成，12 000 r/min离心5 min;⑧弃上清液，加入5 ml高盐TE(含1 mol/L NaCl)和5 μl 10 mg/ml RNase A 在55℃摇床中轻摇至完全溶解;⑨加入1/10体积的3 mol/L乙酸钠和2倍体积的冰冻无水乙醇，充分混匀，-20℃静置20 min，使沉淀凝聚，用玻璃棒钩出呈絮恕状的DNA，在70%乙醇中洗涤2～3次，最后去除乙醇将沉淀放置风干，加入300 μl TE缓冲液至完全溶解沉淀，再短暂离心。
2.2 DNA的检测用紫外分光光度法测定 DNA 260 nm 及280 nm 吸光值，然后根据A 260/280值判断DNA纯度并根据DNA 260 nm检测其浓度。
用琼脂糖凝胶电泳法检测DNA样品：取8 μl DNA样品在1.0%的琼脂糖凝胶(含0.5 μl/ml的EB溶液染色)中进行电泳分离，在紫外透射仪下检测DNA的纯度及降解情况。用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物：取8 μl PCR产物在1.0%的琼脂糖凝胶(含0.5 μl/ml的EB溶液染色)中进行电泳分离，在紫外透射仪下检测PCR产物的扩增效果。
3 结果与分析
3.1 提取方法的凝胶检测和PCR反应检测分析从图1可以看出，基因组DNA浓度较高，呈现一条亮带，无降解，说明对五鹤续断鲜叶采用改进的CTAB法效果较好，能提取得到完整洁净的基因组DNA。从图2可明显发现，用改进后的8个不同来源的基因组DNA为模板在五鹤续断18S rRNA基因的PCR扩增中均得到理想的带型。1.利川 2.恩施 3.建始 4.咸丰 5.宣恩 6.鹤峰 7.巴东图1 五鹤续断不同产地的样品DNA电泳图1.利川 2.恩施 3.建始 4.咸丰 5.宣恩 6.鹤峰 7.巴东图2 不同产地的五鹤续断18S rRNA基因的PCR产物电泳图
3.2 紫外分光光度计检测由表1可见，对于新鲜叶子采用改良CTAB法260/280值均在1.80～2.00之间。表明改良CTAB法的除杂效果较好。由表2可以看出，改良CTAB法提取的基因组DNA浓度高，与琼脂糖凝胶电泳(图1)检测的结果一致。表1 五鹤续断不同产地的紫外分光光度计纯度检测结果表2 五鹤续断不同产地的紫外分光光度计浓度检测结果