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社区从细菌菌落中提取 DNA

Overview

资料来源: 实验室的博士伊恩胡椒和博士查尔斯称-亚利桑那大学
演示作者: 路易莎 Ikner

在土壤中的微生物群落分析的传统方法通常涉及或者文化的检测,利用稀释和电镀的选择性和差别的介质或直接计数检测方法。直接计数提供信息的存在,细菌总数,但给没有数量或本社区内的种群多样性的信息。平板计数允许枚举的共有文化或选定的文化群体,并因此提供信息,不同的人群存在。然而,由于少于 1%的土壤细菌容易培养,文化信息提供只有一张图片。可以培养社区的实际分数取决于选择的介质为文化计数。任何单一的媒介将选择最适合于该特定的媒介的人口。

近年来,学习社区从土壤样品中提取的 DNA 的优势日益明显。这种基于非培养方法被认为是更能代表实际的社区目前比文化为基础的办法。这种方法未来提供有关类型的人口信息,,还可以提供关于其遗传潜力。任何技术,有可与 DNA 提取的数据的局限性。因此,许多研究人员现在 DNA 提取结合使用直接和文化计数,最大限度地获得环境样品的数据。

Principles

从土壤中的提取 DNA 可以进行两种方式 (表 1) 之一。在原位方法中,基于化学和机械技术相结合。为此提取大量的土壤和提取缓冲液等效体积相结合。玻璃珠然后添加到大量的洗涤剂和悬浮 (通常使用十二烷基硫酸钠或 SDS,),和样品混合,以便其后孵化高温促进细胞裂解的土壤颗粒分离。后离心上, 清液净化 DNA 产品遭受进一步的提取和孵化的步骤。

交替,单元格可能首先被分馏 (或分隔) 从之前的遗传材料提取土壤基质。大量的土壤样品经过连续循环的混合和慢离心。珠跳动步被消灭这里,然而,为了保持完整的细胞,离心,获得颗粒。基于溶菌酶提取然后进行孵化器破坏细胞壁和解放为纯化的 DNA 结合。

这个手稿和视频将展示从土壤中提取 DNA 的原位方法作为此过程已经被证实可以从土壤样品细胞分离方法与产量 DNA 浓度更高。

问题 细菌的分馏 原位溶解
产量的 DNA 1-5 μ g/g 1-20 μ g/g
共同体的代表 由于细胞吸附少代表 更具代表性,不会影响细胞吸附
恢复的 DNA 的来源 只有细菌 主要是细菌但也真菌和原生动物
程度的 DNA 剪切 少剪 更多剪
平均大小的 DNA 片段 50 kb 25 kb
腐植酸的污染程度 较无污染 更多污染
易用性的方法 低费力 更快、 少劳动密集型

表 1。从土壤中 DNA 回收细菌分馏和原位裂解方法的比较。

Procedure

1.细菌群落 DNA 提取

  1. 开始执行程序,称出筛土 100 克。将它添加到聚丙烯的船只,并添加 100 毫升的提取缓冲液组成的修正与 EDTA 促进释放细菌从土壤基质,然后用手抖三缓冲区。
  2. 接下来,重 100 克的玻璃珠,并将它们添加到混合容器。鼓动样本 5 分钟使用珠打设备或机械的手腕动作振动筛 15 分钟添加 10 毫升 20%十二烷基硫酸钠,或 SDS,到混合物,然后鼓动额外的分钟。孵化在 60 分钟的 60-65 ° C 的高温。
  3. 同样分发之间单独 50 毫升管,样品和离心机以离心 10 分钟 6,000 x g.转让上清液从管到单个的无菌容器。接下来,重复对土壤颗粒如上文所述,使用大量新鲜的提取缓冲液提取。
  4. 接下来,添加填充到半卷 30%聚乙二醇和 1.6 M 氯化钠溶液清洁 50 毫升管加工上清液,约 200 毫升,总体积。反转瓶几次用手混合,和在室温下 2 h.孵育离心机样品在拥有 10 万 x g 20 分钟颗粒的 DNA。
  5. 仔细去除上清液离心管,留下部分纯化的核酸颗粒。添加 20 毫升的 TE 缓冲和 1.5 毫升的 7.5 M 钾醋酸溶液,以悬小球,然后涡。放冰 5 分钟离心机在 16,000 x g 4 ° C,以沉淀蛋白质和多糖在 30 分钟的暂停。
  6. 接下来,添加到样品的核糖核酸酶和蛋白酶 K、 手,轻轻地混合和让坐一会儿。添加了当量体积的酚: 氯仿: 异戊醇 (25:24:1 比混合物) 悬浮,提取,和混合轻轻用手。离心机 13,000 x g.10 分钟准备仔细从离心机等,并说明这两个图层中删除该船只。
  7. 底部,重层组成的酚: 氯仿: 异戊醇提取碎片,和最上面一层是水和含有 DNA。将水相放入无菌容器、 添加了当量体积的异丙醇和反转轻轻启动 DNA 沉淀。孵化在室温下 2 h.纯化 DNA 颗粒悬浮在 16,000 x g 离心 30 分钟仔细删除上清丸粒化的 DNA 可能或可能不在容器的底部可见,然后重悬在 1 毫升的 TE 缓冲。
  8. 利用分光光度计或 DNA/RNA 定量荧光计,测量从样本中提取 DNA 的水平。DNA 估计从 260 nm 阅读。1.0 的吸光度读数等于 50 微克的 DNA 每毫升的解决方案。如果浓度太高,读数准确,稀释悬浮 1 到 10 或 1 到 100 使用分子级水。
  9. DNA 纯度估计的比例由阅读在 260 毫微米到那在 280 nm。一个值 > 1.7 指示相对较纯的 DNA。最大理论值为 2.0。

Application and Summary

从社区 DNA 培养殖民地或提取土壤可以遭受生物信息学和"经济"的方式,使其为表征的内部的样品的原始细菌。经济方法包括宏基因组学 — —"谁"的测定是通过 16S rRNA 序列社区内。这给出估计内社区的多样性。

此外可以计算原始土壤样品中的细菌细胞数目。社区 DNA 是从土壤中提取和量化的光谱分析。DNA 微克 DNA 每毫升溶液作为衡量估计的量被相关回的溶液中提取的 DNA 给 DNA 每克土壤总金额总量。通过了解每个细胞的 DNA 的理论价值,可以计算的每克土壤的细胞总数。

示例

土壤有 0.12 微克 DNA 每克土壤

如果每个单元格具有 4 成品的 DNA

Equation 1

提取的社区 DNA 可以受到使用特异性引物来确定某一物种是否本社区内的聚合酶链反应分析。例子包括特定病原细菌如产气荚膜梭状芽胞杆菌炭疽芽孢杆菌

Tags

Bacterial Community DNA ExtractionMicrobial CommunitiesSoil BacteriaNon culture Based ApproachDNA Quality And QuantityBacterial DiversityFractionation MethodBlendingCentrifugationLysozymes

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Overview

1:18

Principles of Bacterial Community DNA Extraction

3:48

Bacterial Community DNA Extraction

7:35

Applications

9:32

Summary

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