Total RNA Extraction of Rice Seeds: Quality Discussion

Xie Yuelan, Cui Huan, Wang Changlong, Chen Zhiqiang, Xiao Wuming

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (29) : 37-46. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190900635

Total RNA Extraction of Rice Seeds: Quality Discussion

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Abstract

Total RNA isolation from rice seeds plays an important role in the molecular genetic basic experiments of rice. However, it is difficult to obtain high-quality rice seed RNA, which hinders the construction of cDNA library, RNA Seq and gene expression analysis. In order to explore the relevant impact factors of total RNA isolation from rice seeds and find the appropriate isolation methods, this study compared three different isolation methods, including Trizol method, GeneMark Kit Method and Adlaid kit method, different consumable treatment methods, grinding methods and other different factors to improve the effect of total RNA isolation from rice seeds. Different tests results showed that the Aidlad Polysaccharide Extraction Kit isolated total RNA from rice seeds with complete 28S, 18S bands, low degradation and high purity. Among the different consumables treatment methods, the total RNA isolated by the proteinase K-treated consumables degraded less than the other two methods. Besides, the 28S and 18S bands were clearer and more complete, and the total RNA had the highest quality and the best effect. In the grinding methods, the liquid nitrogen freeze-grinding method could inhibit the degradation of RNA by RNase effectively. In this study, the analysis and improvement of the relative factors of rice seed RNA isolation process lays a certain technical foundation for promoting the molecular experiment of rice seed as the research object.

Key words

rice seeds / RNA isolation / integrity / isolation methods / lab consumables processing

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Xie Yuelan , Cui Huan , Wang Changlong , Chen Zhiqiang , Xiao Wuming. Total RNA Extraction of Rice Seeds: Quality Discussion. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2020, 36(29): 37-46 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190900635

0 引言

在植物体中核糖核酸(RNA)是遗传信息的传递者,含有合成蛋白质的遗传信息[1]。植物细胞内的RNA主要包括rRNA、tRNA及小分子RNA(占10%~15%)和mRNA(占1%~5%),其中rRNA含量最丰富(占80%~85%),由28S、18S和5S几类组成[2,3]。从植物组织中提取纯度高、完整性好的总RNA是后续RT-PCR、Northern杂交、cDNA文库构建、RNA-Seq等分子生物学研究的基础和前提[4],是顺利进行相关研究的关键所在[5]。有些植物组织中,由于富含酚类化合物、或富含多糖、或含有某些尚无法确定的次级代谢产物、或RNase的活性较高,而未能有效地分离纯化其组织中的RNA,进而阻碍了其分子生物学方面研究的进展[6,7]。在完整的细胞内,这些物质在空间上与核酸是分离的,但当组织被研磨或细胞破碎后,这些物质就会与RNA相互作用。植物组织研磨成匀浆时,酚类物质会释放出来,氧化后使匀浆液变为褐色,并随氧化程度的增加而加深,这一现象被称为褐化效应[8],氧化的酚类化合物(如醌类)能与RNA稳定地结合,从而影响RNA的分离纯化。植物中多糖的理化性质与RNA相似,在去除多糖类物质的同时RNA也被裹携走,造成RNA产量的减少,而在沉淀RNA时,也产生多糖的凝胶状沉淀,难溶于水,或溶解后产生粘稠状的溶液[9]。研究表明多糖类物质还能抑制许多酶的活性,从而导致RNA样品在多糖污染后无法用于后续的分子生物学研究[10]。蛋白质污染主要有RNase和多酚氧化酶,RNase有外源和内源之分,外源RNA酶无处不在,如实验操作者的唾液、汗液、脏乱的实验环境等影响。外源RNase可以通过高温高压灭菌、酶抑制剂(蛋白酶K)、戴口罩、勤换手套等手段解决;内源RNA酶要求在提取过程中抑制或者灭活酶的活性。植物种类及组织器官的不同,其体内所含的多种次生代谢物如多糖、多酚、蛋白质等物质含量存在差异,这些因素在很大程度上影响植物总RNA提取的质量[11],因此,在选用RNA提取方法上应尽可能地消除糖类、酚类、蛋白质等物质的影响,并且有效地抑制Rnase或使之失活。
水稻(Oryza sativa L.)作为世界上重要的粮食作物之一,世界上超过一半人口以大米作为主要食物来源[12]。水稻种子属于成熟的器官,是胚珠经受精后长成的结构,一般由种皮、胚和胚乳等组成。胚是种子中最主要的部分,萌发后长成新的个体,而胚乳含有淀粉、储藏蛋白、氨基酸和脂类等物质[13,14]。种子的特殊结构,导致其含有丰富的淀粉、多糖、多酚、蛋白质及次级代谢物等,影响其RNA的提取质量和完整性。随着水稻种子科学研究的深入,对相关基因的挖掘、鉴定和剖析对相关植物生物技术体系的建立具有重要作用。在相关基因的表达研究上,影响种子RNA提取因素探究和技术的改进对获得纯度高和完整性好的种子总RNA具有重要的意义,为后续的基因功能研究奠定良好的基础。
本研究通过比较Trizol法、GeneMark试剂盒法和艾德莱试剂盒法3种不同的提取方式、不同实验耗材处理方法以及不同研磨方式等多种因素,旨在从多个角度对水稻种子RNA的提取质量进行比较,以寻找水稻种子高质量RNA提取的较佳方式。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为水稻三叶期幼叶、萌发后的种子(露白1 mm),对选取的材料用锡箔纸包裹后立即置于液氮中,保存于-80℃超低温冰箱中。所有的材料均种植于华南农业大学校内教学科研实验基地。

1.2 仪器与试剂

主要仪器有:核酸检测仪NanoDrop 10000 (购自美国Thermo公司)、生物分析仪Agilent 2100 Bioanalyzar(购自安捷伦科技(中国)有限公司)、低温冷冻离心机(购自美国Thermo公司)、电泳仪(购自北京六一生物科技有限公司)、凝胶成像系统Tanon 2500R(购自上海天能)、美国MPFastPrep-24 5G均质器/研磨机/破碎仪(购自妙生科技有限公司)等。
实验主要试剂:TRIzol™ Reagent(货号:15596018,购自Invitrogen公司)、GeneMark试剂盒(货号TR02-150,购自GeneMark生物科技有限公司)、艾德莱试剂盒(货号AIDLA.RAN53,购自北京艾德莱生物科技有限公司)、蛋白酶K(货号:RT403-02,购自天根生化科技有限公司)。

1.3 试验设计

1.3.1 提取样品 水稻幼叶、萌发后的水稻种子。
1.3.2 总RNA的提取 采用Trizol法、Genemark试剂盒法及艾德莱试剂盒法3种不同的提取方式。
(1)Trizol法
称取幼叶与萌发后的种子各0.2 g,参照Invitrogen公司Trizol Reagent试剂中的指导说明书进行,并作适当调整[15]。样品通过液氮冷冻快速研磨成粉末(研磨过程中加入2次液氮),迅速转移到TRIzol™ Reagent裂解液中,加入氯仿抽提蛋白质,取上清液,加入异丙醇沉淀RNA后加入75%乙醇溶解杂质,纯化RNA,最后加入30~60 μL的RNA-Free Water 溶解RNA,-80℃保存。注:研钵提前加入液氮充分预冷,勺子先放入液氮预冷。研磨样品速度快,减少样品与空气接触时间,防止样品降解。
(2)GeneMark试剂盒法
称取萌发后的种子0.2 g,参照GeneMark试剂盒(货号:TR02-150)的说明书进行。样品通过液氮冷冻快速研磨成粉末,迅速转移到Plant RNA Lysis B Solution/2-ME裂解液中,加入Protein Precipitation Solution后通过离心柱过滤组织残渣,取滤液加入RNA Binding Solution/Ethanol mixture沉淀RNA,转移至RNA收集柱离心,加入RNA Wash Solution I洗涤后加入DNase去除DNA污染,加入RNA Wash Solution II溶解杂质,纯化总RNA,最后加入30~50 μL的Nuclease-free water溶解回收RNA,-80℃保存。注:裂解液加入β-巯基乙醇,使用前提前预热,在加入Nuclease-free water溶解沉淀后立刻离心,减少总RNA的降解。
(3)艾德莱试剂盒法
称取萌发后的种子0.2 g,参照艾德莱试剂盒(货号:AIDLA.RAN53)的指导说明书进行。样品通过液氮冷冻快速研磨成粉末,迅速转移到预热的CLB裂解液中,离心取上清液,加入无水乙醇后混匀,转移到基因组清除柱,弃废液,加入裂解液RLT Plus离心收集滤液,滤液中加入无水乙醇混匀,混合加入吸附柱RA中,离心弃废液,加入去蛋白液RW1,使用漂洗液RW进行漂洗,最后加入30~50 μL RNase free water溶液回收RNA,-80℃保存。(注:裂解液先加入β-巯基乙醇,使用前于65℃水浴中预热,样品的处理量不超过基因组清除柱DNA和RNA吸附柱的处理能力,否则造成DNA残留或产量降低。在加入RNase-free水溶解沉淀后立刻离心,减少总RNA的降解。)
1.3.3 耗材处理方法 实验耗材的处理,主要是抑制外源RNase对RNA的降解。本实验采用3种方法处理耗材,以探究实验耗材对于RNA提取效果的影响。3种处理方法为:处理1—对所用的普通耗材进行121℃、25 min高温灭菌,烘箱中50℃烘干5天后使用;处理2—普通耗材进行121℃、25min高温灭菌,50℃烘干后再次高温灭菌,接着50℃烘干3天后使用;处理3—普通耗材经过稀释20倍的蛋白酶K处理30 min后,带液体进行121℃、25 min高温灭菌,弃水后50℃烘干2天,然后再次高温灭菌,50℃烘干5天后使用。
1.3.4 研磨方式
(1)研磨仪研磨:称取0.2 g萌发后的水稻种子于含1 mL裂解液的和2粒小钢珠的2 mL离心管中,转速6.0 m/s、40 s程序,反复2次后,取出离心管,进行后续提取步骤。
(2)液氮研磨:称取0.2 g萌发后的水稻种子于预先液氮充分冷却后的研钵中,快速研磨成粉末后转移至裂解液中,并进行后续提取步骤。
1.3.5 总RNA纯度及完整性检测 琼脂糖凝胶电泳检测:移取已经溶解的总RNA溶液5 μL于1%的琼脂糖凝胶中,在110 V恒压下电泳分离28 min,于凝胶成像系统下观察总RNA谱带,以检验RNA的完整性。
总RNA质量检测和完整性检测:使用核酸蛋白分析仪测定水稻种子总RNA的OD260/OD280值和OD260/OD230值,检测总RNA的纯度;利用生物分析仪(Agilent 2100 Bioanalyzer)检测总RNA的浓度和RIN值,精准评价RNA的完整性[16]RIN值是指RNA integrity number,即RNA分子完整数,是Agilent 2100 Bioanalyzer生物分析仪系统中针对真核生物总RNA Nano分析法采集样品开发的一种统计方法。RIN值的数值从0~10,数值越大表明RNA质量越好、越完整,直接反映了RNA质量的高低[17]

2 结果与分析

2.1 水稻不同组织样品的提取效果

本研究通过Trizol法提取水稻幼叶和水稻种子总RNA,均采用液氮冷冻于研钵中手磨的方式和蛋白酶k处理耗材,发现水稻中不同组织由于质地不同,体内所含的RNase、多糖多酚及次生代谢物质不同,RNA的提取效果也不同。
电泳检测结果和生物分析仪(Agilent 2100 Bioanalyzer)分析结果可知,水稻幼叶中提取的总RNA 28S、18S条带清晰(图1A),经生物分析仪(Agilent 2100 Bioanalyzer)RIN完整性检测,总RNA样品中28S峰、18S峰均清晰可见,RIN值较高(图2A),说明提取到水稻幼叶总RNA无降解、质量高及完整性较好。萌发后的种子中提取的总RNA中28S、18S条带暗淡,5S条带反而明亮清晰(图1B),说明同样的方法从水稻萌发后的种子中提取高质量的RNA难度更大。从表1可知,水稻幼叶提取的总RNA的浓度高于水稻种子,叶片总RNA的OD260/OD280值在1.8~2.2之间、OD260/OD230>1.6,RNA纯度较高;萌发后的种子RNA的OD260/OD280<1.8、OD260/OD230<1.6,RNA受蛋白质和盐类污染严重。以上结果说明与水稻幼嫩叶片相比,水稻种子总RNA的提取难度较大。
图1 不同组织样品提取的总RNA电泳检测结果
A:水稻幼叶;B:水稻萌发后种子

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图2 基于Agilent 2100 Bioanalyzer对不同样品中提取总RNA的完整性检测结果
A:水稻幼嫩叶片,B:水稻萌发后种子

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表1 水稻不同组织样品中提取的总RNA的浓度与纯度
水稻不同组织样品 重复 浓度/(ng/μL) OD260/OD280 OD260/OD230 RIN值
水稻幼嫩叶片 1 1864 2.19 1.91 7.3
2 1786 2.2 1.99 7.5
水稻萌发后种子 1 542 1.92 1.52 4.6
2 512 1.93 1.56 4.8

2.2 不同试剂(盒)处理方式对种子总RNA提取效果的比较

本研究采用Trizol、GeneMark试剂盒与艾德莱试剂盒3种不同的处理方法对水稻种子总RNA进行提取,均采用研钵手磨的研磨方式和蛋白酶K处理的耗材。
图1所示,与水稻幼嫩叶片相比,由于水稻种子富含淀粉等多糖和多酚类物质干扰,裂解液呈粘稠状,无法抑制RNA酶活性,无法提取到有效的总RNA用于后续实验(图1B)。用GeneMark试剂盒法提取的种子总RNA虽然能看到相对完整的28S和18S条带,然而条带暗淡,浓度偏低,5S条带反而较为明亮(图3A);OD260/OD280OD260/OD230均大于2.0(表2),说明提取的总RNA中蛋白质和盐类物质清除干净,而28S和18S条带降解严重,该试剂盒对RNA酶的抑制效果不佳。而经艾德莱试剂盒法提取的种子总RNA中5S条带暗淡,28S和18S条带较明亮、清晰(图3B);此外,该总RNA的OD260/OD280值在2.0~2.2之间(表2),说明杂质含量较少。经生物分析仪(Agilent 2100 Bioanalyzer)进行浓度和RIN完整性检测,总RNA样品中28S峰、18S峰和5S峰均清晰可见(如图4B),与琼脂糖电泳结果基本一致,说明艾德莱试剂盒法提取的种子总RNA具有很好的完整性。因此,3种不同的提取方式中,采用艾德莱试剂盒提取水稻种子的总RNA比另外2种方式效果更好。
图3 不同试剂盒提取水稻种子总RNA的电泳图
A:GeneMark法,B:艾德莱法

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表2 不同方式提取水稻种子总RNA的检测结果
试剂盒 重复 浓度/(ng/μL) OD260/OD280 OD260/OD230 RIN值
GeneMark试剂盒 1 1046 1.95 1.90 6.4
2 1010 1.90 1.93 6.4
艾德莱试剂盒 1 613 2.05 2.11 7.1
2 586.5 2.1 2.15 7.2
图4 基于Agilent 2100 Bioanalyzer对GeneMar试剂盒和艾德莱试剂盒提取水稻种子总RNA的完整性检测结果
A:GeneMark 试剂盒,B:艾德莱试剂盒

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2.3 不同耗材处理方法对种子总RNA提取的影响

由于在RNA的提取过程中,所用的离心管、枪头等耗材与RNA直接接触,对RNA提取的质量有很大的影响。本研究采用3种方法处理耗材,提取水稻种子总RNA并进行比较,统一使用艾德莱试剂盒法和预冷研钵手磨的液氮研磨法进行RNA的提取效果比较。
电泳检测结果表明,耗材高温灭菌后烘干1次用于提取水稻种子总RNA效果最差,28S和18S条带弥散严重,RNA降解严重(图5A),生物分析仪结果显示RIN值较低,5S峰值较高,并且附带杂峰(图6A),无法得到高质量的RNA进行后续实验。耗材高温灭菌2次,50℃烘干5天提取的种子总RNA电泳结果中28S和18S条带清晰可见,却伴有明显弥散拖尾现象(图5B),生物分析结果显示RIN值为6.1(表3),5S峰值偏高,且带有杂峰(图6B),说明总RNA完整性不好,RNA出现明显降解,虽然比高温灭菌1次的效果稍好,能满足后续的反转录和RT-PCR实验要求,但进行转录建库风险较大。耗材经蛋白酶K处理后高温灭菌两次,50℃烘干用于提取的水稻种子总RNA能看到完整的、无明显降解的28S和18S条带,5S条带较为暗淡(图5C),生物信息仪分析结果(图6C)显示清晰可见的28S峰和18S峰,5S峰值较小,RIN值为7以上,完整性好,与琼脂糖电泳结果一致。综合而言,以上耗材几种处理方法中,用蛋白酶K处理耗材能够有效地抑制RNase对RNA的降解,并提取到质量高、完整性好的水稻种子总RNA,符合后续相关实验的要求。
图5 不同耗材处理方法提取水稻种子总RNA电泳结果
A:普通耗材高温灭菌1次,B:普通耗材高温灭菌2次,C:蛋白酶k处理耗材

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图6 基于Agilent 2100 Bioanalyzer对不同耗材处理方法提取水稻种子总RNA的完整性检测结果
A:高温灭菌1次,B:高温灭菌2次,C:蛋白酶K处理后高温灭菌2次

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表3 不同耗材处理方法提取水稻种子总RNA的检测结果
耗材处理 重复 OD260/OD280 OD260/OD230 RIN
高温灭菌1次 1 2.0 2.1 5.6
2 2.05 2.12 5.5
高温灭菌2次 1 2.08 2.09 6.1
2 2.0 2.11 6.3
蛋白酶K处理后高温
灭菌2次
1 2.15 2.13 7.3
2 2.1 2.2 7.4
表4 不同研磨方式提取水稻种子总RNA的检测结果
研磨方式 重复 OD260/OD280 OD260/OD230 RIN值
研磨仪研磨 - - - -
液氮研磨 1 2.1 2.15 7.3
2 2.0 2.10 7.2
注:“-”:表示RNA已经全部降解,无检测意义。

2.4 研磨方式水稻总RNA提取的影响

样品的研磨对于裂解液充分裂解细胞、RNA的释放和提取质量很重要,本研究对水稻RNA提取的2种研磨方式:研磨仪与研钵手动研磨2种方式的研磨效果比较。统一使用艾德莱试剂盒提取方式和蛋白酶K处理耗材进行后续提取。
凝胶电泳图显示在同一条件下,研磨仪研磨样品的提取水稻种子总RNA完全降解,无法用于后续的分子实验(图7A图8A)。采用液氮手动研磨提取的水稻种子总RNA,28S、18S条带清晰、5S条带较为暗淡(图7B),生物信息仪分析结果与琼脂糖凝胶电泳结果一致(图8B),RIN值较高,提取的水稻种子总RNA质量高,完整性好,为两种方式中最适合水稻种子总RNA提取的研磨方式。
图7 不同研磨方式提取水稻种子总RNA电泳结果
A:研磨仪研磨; B:液氮研磨

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图8 基于Agilent 2100 Bioanalyzer对不同研磨方式提取水稻种子总RNA的完整性检测结果
A:研磨仪研磨;B:液氮研磨

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3 讨论

水稻作为重要的模式粮食作物,被进行各种分子生物研究,而RNA的提取为分子实验的第一步,也是最重要的一步。目前,鲜少有对水稻种子总RNA的提取的相关全面研究。水稻种子高度成熟,并富含高淀粉的多糖、多酚和次生代谢物的植物组织。相对于同样富含多糖多酚和次生代谢物的甜高粱[17]、红豆杉叶[18]以及牛樟[4]等不同植物组织,其体内RNA酶活性较高,导致RNA在提取过程中更加容易降解,因此,本研究对水稻种子提取过程中的不同因素的探索具有重要意义。
防止RNA大量降解是RNA提取过程中重点关注的问题,植物破碎后释放的内源RNase和提取过程中的耗材携带的外源RNase均能对RNA降解,因此提取过程中抑制RNase的活性至关重要。Trizol试剂是苯酚、异硫氰酸胍和其他专有成分的单相溶液,异硫氰酸胍属于解偶剂,主要作用是裂解植物组织细胞,使细胞中的蛋白质、核酸物质解聚得到释放[19,20],由于水稻种子中含有大量的淀粉等糖类物质,Trizol裂解液被这些物质所吸附呈黏稠状,不能充分裂解细胞,故而无法有效提取水稻种子总RNA。GeneMark试剂盒法和艾德莱试剂盒法均用离心柱过滤除杂方法,能提取到水稻种子总RNA,但前者在提取过程中容易产生更大程度的降解。GeneMark试剂盒法用于种子RNA提取的裂解液以SDS/anti-oxidant为主,提前加入强还原剂β-巯基乙醇以防止多酚的氧化,并打断多酚氧化酶的二硫键使之失活,与SDS协同作用,有效抑制了酚类物质对RNA提取的影响,虽然提取的总RNA浓度较高,但是降解严重,裂解液对RNase的抑制程度不够,导致RNA的降解严重。而艾德莱试剂盒法裂解液主要以异硫氰酸胍为主,比起另外两种试剂盒裂解液,同时加有去除多糖多酚类物质的PVP40,PVP是多酚类化合物的螯合物,使之不能被氧化成醌类[21],加入去除淀粉等多糖的高盐溶液Nacl和β-巯基乙醇来有效降低组织中的多糖类物质,在裂解组织的同时有效抑制细胞内的RNase。采用基因组DNA清除柱技术可以有效清除gDNA残留,得到的RNA不需DNase消化,减少了RNA被处理的步骤和时间,提取到纯度高、完整性好、降解少的高质量的水稻种子总RNA。
水稻种子总RNA提取过程中,外源RNase的降解除了空气接触降解外,最主要就是耗材接触的降解,当耗材中的RNase失活或者活性被抑制后,才能减少RNA的降解[22]。而耗材处理主要通过物理和化学两种方式处理:高温灭菌和蛋白酶k处理。通过高温高压灭菌,一定程度上能够抑制RNase活性,但仍无法得到高质量的水稻种子总RNA。蛋白酶K是一种切割活性较广的丝氨酸蛋白酶,经纯化可去除RNA酶和DNA酶活性[23],蛋白酶K在尿素和SDS中稳定存在,还具有降解天然蛋白质的能力,因而被广泛应用于蛋白质印迹以及去除DNA和RNA制备中的核酸酶等。耗材经蛋白酶K处理后并高温灭菌,能够显著抑制RNase活性,提取到条带清晰、降解少、完整性好水稻种子总RNA。植物组织的破碎方式常用有两种:研磨仪研磨法和液氮研磨法。研磨仪研磨法虽然可以一次研磨多个样品,提高工作效率,但是经过多次实验显示水稻种子总RNA的降解严重,其原因可能是研磨仪研磨过程中高速运转,样品温度升高,内源RNase随细胞的破裂释放于裂解中,高温使得RNase活性增强,裂解液中相关物质无法有效抑制RNase活性,导致RNA降解严重。而液氮研磨法[24]是利用液氮(-196℃)的超低温度使样品瞬时冷冻,在研钵中快速研磨。样品研磨过程处于液氮中,内外源RNA酶在低温环境下被有效抑制,更加适合水稻种子总RNA提取。
本研究主要针对在一般实验室环境条件下影响水稻种子总RNA提取进程的相关因素,通过对水稻种子从提取方法、耗材处理和研磨方式等一系列提取总RNA过程中,比较RNA提取效果的影响因素循序渐进的探索,发现艾德莱试剂盒法通过反复试验证明对水稻种子总RNA的完整性提取具有明显效果;蛋白酶K处理耗材处理对RNA提取过程中提高外源RNase的抑制,相对于常用的高毒性DEPG,蛋白酶k溶液无毒处理,对实验操作人员更为安全。由于不是密闭的,无菌环境,外源RNase在空气中大量存在,样品在空气中接触依然受到RNase的降解。因此,实验操作过程中尽量快速,减少RNA与空气接触的时间。由于研究条件限制,提取完的总RNA进行凝胶电泳时,电泳槽无法处于密闭无菌条件,RNA在进行分离过程中,存在降解,对所得的结果有偏差,所以在高质量的总RNA提取过程中,尽量保持环境的整洁干净,以减少外源RNase对总RNA的降解。后续会对于相同品种不同储存和萌发条件、不用品种之间RNA的提取效果的比较,希望提供完善的,对于常规的普通实验室对高质量的水稻种子总RNA提取和后续的分子研究提供参考。

4 结论

本研究通过比较Trizol法、GeneMark试剂盒法和艾德莱试剂盒法3种不同的提取方式、不同的耗材处理方法、研磨方式等不同因素下不同的检测结果表明,艾德莱多糖多酚提取试剂盒能够提取到28S、18S条带完整、降解少和纯度高的水稻种子总RNA;不同耗材处理方法中,蛋白酶K处理过的耗材提取的总RNA比另外两种方法处理过的耗材提取的总RNA降解更少,28S和18S条带更清晰和完整、总RNA质量最高、效果最好;而研磨方式上,液氮冷冻研磨法能够有效抑制RNA酶对RNA的降解。探讨了水稻种子总RNA提取的相关影响因素,寻找合适的水稻种子总RNA提取方式并改进,为促进以水稻种子为研究对象的分子实验奠定了一定的技术基础。

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Agricultural production faces a Herculean challenge to feed the increasing global population. Food production systems need to deliver more with finite land and water resources while exerting the least negative influence on the ecosystem. The unpredictability of climate change and consequent changes in pests/pathogens dynamics aggravate the enormity of the challenge. Crop improvement has made significant contributions towards food security, and breeding climate-smart cultivars are considered the most sustainable way to accelerate food production. However, a fundamental change is needed in the conventional breeding framework in order to respond adequately to the growing food demands. Progress in genomics has provided new concepts and tools that hold promise to make plant breeding procedures more precise and efficient. For instance, reference genome assemblies in combination with germplasm sequencing delineate breeding targets that could contribute to securing future food supply. In this review, we highlight key breakthroughs in plant genome sequencing and explain how the presence of these genome resources in combination with gene editing techniques has revolutionized the procedures of trait discovery and manipulation. Adoption of new approaches such as speed breeding, genomic selection and haplotype-based breeding could overcome several limitations of conventional breeding. We advocate that strengthening varietal release and seed distribution systems will play a more determining role in delivering genetic gains at farmer's field. A holistic approach outlined here would be crucial to deliver steady stream of climate-smart crop cultivars for sustainable agriculture.
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The isolation of translatable poly(A)+mRNA from the slime glands of the Pacific hagfish, Eptatretus stouti, is not possible by the commonly used procedures because of the viscous slime that is formed when the contents of the glands are hydrated. This paper reports on a procedure developed to overcome this problem. Briefly, the tissue was powdered in liquid nitrogen, mixed with sodium lauroylsarcosine and proteinase K and lyophilized. The lyophilized powder was then mixed with 0.3 mm diameter glass beads, thoroughly ground and wetted with buffer and digested at 37 degrees C. The RNA from the digest was recovered by ultracentrifugation through a CsCl cushion. Further purification of the RNA was accomplished by the usual methods with slight modifications.

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