传统植物DNA提取方法及一种流线型替代方法

现代基因组学技术有望彻底改变植物生物学，生成数据以加速作物改良，优化植物选择，并促进我们对植物生物学的基本理解。¹这种技术和应用依赖于从各种不同的植物种类和样品类型中提取高质量的DNA。

为了跟上这个快速发展的领域，DNA提取协议必须健壮、灵活、一致和快速。但即使是最可靠的DNA提取技术，植物组织也面临着一些挑战。植物细胞壁非常难分解，细胞中含有许多化合物，阻碍提取和抑制下游分子生物学应用。

CTAB法:提取植物叶片和种子的DNA

为了克服植物组织带来的挑战，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法已经成为从树叶和种子中提取和纯化DNA的“首选”协议。它是在20世纪80年代开发的，从那以后就一直被使用针对不同的植物种类进行各种修改．^{2 - 5}

在CTAB过程中，第一步是分解组织，这涉及到用液氮冷冻植物样本。一旦组织被冷冻，用研钵和杵或搅拌器把它磨成细粉。研磨后，将组织转移到试管中，加入CTAB缓冲液。CTAB缓冲液促进细胞裂解，防止次生代谢物干扰DNA提取和下游过程。

在植物细胞裂解后，加入RNase A来消化RNA，并使用苯酚/氯仿萃取将DNA从其他细胞成分中分离出来，离心后将样品分离为两个不同的水相和有机相。非极性分子迁移到有机相中，将DNA和其他极性分子留在水相中。在水相上重复提取，直到水相变得完全透明，然后收集所有的DNA。水相被收集，回收的DNA用异丙醇沉淀出来。沉淀物通过离心成球，用70%乙醇洗涤，以除去萃取过程中引入的盐。一旦乙醇被倒出，球团中残留的乙醇被蒸发掉，干燥的球团被重新悬浮在您选择的缓冲液中，用于您的下游应用，如PCR或NGS。

CTAB DNA提取前的注意事项

CTAB法在生物化学上简单，易于学习，执行起来相对便宜。然而，在实践中，该协议有几个缺点:冗长、乏味、低吞吐量、许多步骤需要小心处理、暴露于危险化学品和其他一些技术考虑因素。

定时提取你的DNA

从用研钵和研杵研磨到重悬粘性DNA颗粒，完整的CTAB协议需要大约两个小时来处理少量样本。该方案中还有20多个步骤，随着样本数量的增加，完成DNA提取所需的时间也大幅增加。仔细计划你的一天，留出适当的时间来完成整个协议。

接触危险材料的工作

在使用液氮进行第一步研磨时必须谨慎，因为液氮会迅速冻结皮肤组织，即使短暂接触也会导致冷烧伤。此外，与苯酚和氯仿一起工作也是一种生物安全危害:苯酚会导致化学烧伤，而氯仿是一种潜在的危险致癌物质．^6、7对于许多食品检测实验室来说，这些有毒化学物质的使用是一个主要问题。使用酚/氯仿也会产生有机废物，需要特别的储存容器和处理程序。在开始DNA提取之前一定要有适当的安全协议。

处理植物组织

不同样品的组织研磨不同，导致DNA提取效率和质量的显著差异。为了在样品中实现更一致的组织分解，你也可以使用搅拌机，尽管这一步仍然是低吞吐量和耗时的。你的组织研磨得越细，你的DNA提取就越有效，这是成功提取DNA的关键一步。

相分离

用苯酚/氯仿/异戊醇的溶液从细胞碎片中提取植物DNA，一旦加入并涡旋，混合物分离成三个不同的相:水相、间相和有机相。虽然去除水相和重复提取是费时费力的，但要在不干扰间相的情况下去除所有水相也很有挑战性。结果，你可能会留下DNA或从间期和有机阶段携带污染物，降低你的整体DNA产量和质量。

PCR抑制剂

来自植物组织的几种生物化学物质——多糖、脂类、多酚和/或其他次生代谢物——可以与DNA共沉淀，这可以抑制依赖于耐高温DNA聚合酶的下游应用，如PCR。这些化合物的结构和浓度在不同的植物种类之间也会有很大的差异，这就使得开发和优化一个“一刀切”的CTAB协议非常困难．^8、9此外，酚和其他盐类在CTAB过程中引入，即使在大量的乙醇洗涤后也会残留。这些杂质也会干扰下游应用，包括PCR和NGS。¹⁰

Zymo从植物组织中分离DNA的替代方法

如果这一切看起来有点多，你没有错。令人高兴的是，有植物特异性DNA分离试剂盒提供更快，更一致，高纯度的DNA提取比传统的CTAB协议和其变体。这些对于保持和进一步支持快速发展的农业研发步伐、范围和规模至关重要。

Zymo的快速dna植物/种子板使用珠打和柱式纯化，为从各种植物来源分离无抑制剂DNA提供了一个简单、快速的工作流程(图1)。没有重复和冗长的相分离步骤，也没有使用危险试剂，因此您可以进一步简化实验室的操作，并保护关键人员的安全。你也可以跳过漫长的RNase消化、孵育和离心阶段以及沉淀步骤。

DNA提取程序可以在短短15分钟内完成，并将为您提供获得高质量DNA的直接途径。如果你正在研究一种具有挑战性的植物，比如可可而且大麻，尝试我们最先进的BashingBeads更完整的裂解和更一致的产量(图2)。^{11 - 14号}

我们的结合化学、洗涤液和自旋柱技术去除多糖、脂类和其他常见的下游抑制剂和污染物，提供超纯DNA，损失最小。此外，我们的协议已经过优化，可用于广泛的植物物种和样本类型，使现代植物基因组学取得了新颖和快速的进展。看看我们如何帮助你在更短的时间内提取高质量的植物DNA。

2022年2月09年,