生物技术专业毕业论文范文.doc
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1、题 目 :西伯利亚蝗基因组DNA不同 提取方法的研究 专 业 : 生物技术 目 录中文摘要 3英文摘要 4引言 51 材料与方法 61.1 实验材料 61.2主要试剂 61.3主要仪器 61.4研究方法 71.4.1 SDS-蛋白酶K消化法 71.4.2饱和NaCl法 81.4.3 CTAB法 91.5电泳及结果记录 102结果与分析 102.1总DNA的提取结果 102.2结果与分析 123 讨论 133.1三种不同DNA提取方法的比较 133.2实验结果不理想的原因分析 14参考文献 15西伯利亚蝗基因组DNA不同提取方法的研究摘要:本实验以新疆草原蝗虫的主要危害种类西伯利亚蝗为研究对象,
2、分别对干制和乙醇浸泡的标本用SDS法、饱和NaCl 法和CTAB法进行了基因组DNA 的提取比较。实验结果表明,SDS法提取的总DNA 带型整齐,饱和NaCl法和CTAB法提取的标本总DNA获得率较低,在琼脂糖凝胶电泳检测中大部分有明显降解。另外,乙醇浸制的标本总DNA的获得率及质量均高于干标本。研究结果可为今后进一步开展蝗科亲缘关系分析、基因组比较和遗传多态性等分子生物学研究提供基础资料。关键词:基因组DNA , 不同方法, 西伯利亚蝗Studies on different extraction methods of Gomphocerus sibiricus genomic DNA(Co
3、llege of Life and environment sciences ,Xinjiang Normal university, urumqi 830054)Abstract: The experiments in Xinjiang grassland locusts main types of hazards Gomphocerus sibiricus for research, genome DNA of grasshoppers which were kept as dry sample or preserved in 100% ethanol was extracted usin
4、g SDS method,Saturated NaCl law and the law CTAB extraction of DNA genome comparison.Experimental results showed ,SDS method brought from the total DNA, saturated Nacl law and the law CTAB extraction of total DNA in specimens of the lower rate in most Agarose gel electrophoresis testing marked degra
5、dation. In addition, ethanol college system overall DNA specimens obtained were higher than the rate and quality of the dry specimens. The results will further their relatives for Acrididae future analysis, genome comparison and genetic polymorphism, and other molecular biology research based inform
6、ation.Key words: genomic DNA extraction, different extraction methods , Gomphocerus sibiricus引言蝗虫是农、牧、林业的主要害虫之一,有些种类甚至可造成毁灭性的灾害。因此,对蝗虫开展各方面研究都有很重要的意义1。为有效防治蝗虫灾害,必须正确识别蝗虫种类。有关蝗虫的分类研究已有很多报道2,前人已采集了大量的标本,命名了大量的模式种,这些模式种构成了蝗虫系统分类的基础和框架,用分子生物学技术研究蝗虫分类和系统演化时,若能用到这些标本和模式种,可以极大地扩展蝗虫分类和系统演化的分子生物学研究范围,有助于建立正确
7、和完善的分类体系,构建系统的发育树35, 而提取高质量和高产量的基因组DNA是进行各种PCR、Southern 杂交、构建cDNA 文库及其它一些分子生物学研究的基础和前提6。在实际工作中, 由于很难直接用活标本进行实验,常常使用的是干制标本或浸泡标本。而若标本保存不当,细胞内DNA 发生降解,则难以获得高质量的DNA模板,导致PCR 扩增结果不稳定甚至无扩增产物出现,给实验工作者带来诸多不便7。因此,为开展蝗虫分子系统学研究,需要通过试验寻找一种快速、简便、高质量抽提蝗总DNA的方法。基因组DNA的应用十分广泛,提取方法在国内外亦有不少报道811,概括起来可分为两大类:(1)盐析提取法;(2
8、)有机溶剂提取法12。本文分别用SDS-蛋白酶K消化法、饱和NaCl法、CTAB法三种不同的提取方法,综合其他各种昆虫基因组DNA提取方法的优点,对新疆草原的主要危害种类西伯利亚蝗(Gomphocerus sibiricus)干制标本和无水乙醇保存的标本进行了基因组DNA的提取方法的比较,为进一步开展蝗虫分类学研究提供基础资料。1 材料与方法1.1实验材料本实验所用蝗虫标本见表1。表1 研究样本来源及保存方式Table 1 Research sources and the preservation of samples 种名 采集地点 采集时间 保存方式西伯利亚蝗 新疆哈密 2005年6月 干
9、标本西伯利亚蝗 新疆哈密 2005年6月 无水乙醇固定1.2主要试剂:(1) 提取试剂:Tris(三羟甲基氨基甲烷)、EDTA(乙二氨四乙酸)、SDS(十二烷基硫酸钠)、蛋白酶K、酚、氯仿、异戊醇、无水乙醇、异丙醇、RNA酶、-巯基乙醇、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)等。(2) 电泳试剂:琼脂糖、TBE、溴酚兰、蔗糖等。1. 3主要仪器:台式冷冻高速离心机 D-37520 德国电子天平 AL-204 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司座式自动蒸汽灭菌锅 ZDX-35SBI 上海申安医疗器械厂热空气消毒箱 GRX-9203A 上海一恒科技有限公司电热恒温水浴锅 DZKW-S-8 北京光明医疗器
10、械厂超净工作台 SW-CJ-IF 苏州安泰空气技术有限公司冰箱 BCD-208K/ACJN 青岛海尔股份有限公司电泳仪 DYY-2C 北京六一仪器厂紫外分析仪 WD-9403B 北京六一仪器厂凝胶成像仪、移液枪等。1.4研究方法: 1.4.1 SDS-蛋白酶K消化法1214 (1)试剂及溶液A液:Tris 0.05 mol/L、NaCl 0.1 mol/L、EDTA 0.1 mol/L pH 7.08.0。B液:5%的SDSC液:2 mg/mL的蛋白酶K(2)操作方法:1)取样:将蝗虫干标本和无水乙醇浸制标本用无菌三蒸水冲洗23 次;用无菌三蒸水浸泡48 h 以上,弃水;弃去浸泡液,取蝗虫后足
11、股节肌肉,剪碎材料于装有0.8 mL匀浆液(A液)的1.5 mL Eppendorf 管中。2)研磨: 与离心管相匹配的玻璃棒将样品研磨至匀浆状。3)加入0.1 mL的5SDS和0.1 mL的2 mg/mL蛋白酶K。4)水浴:37水浴13 h,直至混合液消化得很清亮为止。5)酚抽提:在混合液中加入等体积的平衡酚,上下缓慢颠倒十次,切勿剧烈振荡,在台式高速离心机上6 000 r/min离心10 min,取上清液。6)重复步骤5:直至水相与酚相的界面处看不到白色的蛋白质层为止,取上清液。7)氯仿异戊醇(241)抽提:上清液中加入等体积的氯仿异戊醇,上下缓慢颠倒十次,在台式高速离心机上8 000 r
12、/min离心10 min,取上清液;再次重复此步骤。8)沉淀DNA:在上清液中加入2体积的冷无水乙醇(预先置-20冰箱内)沉淀DNA冰箱内放置10 min,12 000 r/min离心 10 min, 弃上清液。9)洗涤DNA:在留有沉淀的离心管中加入1 mL70%的冷乙醇洗涤DNA,在台式高速离心机上10 000 r/min离心5 min,倾去上清液。10)保存:自然干燥,加适量TE或无菌三蒸水溶解,于- 20保存备用。1.4.2饱和NaCl法9 ,15 (1)试剂及溶液 浸泡液(TE):10mmol/Ltris-HCl、200mmol/LEDTA、50mmol/L NaCl pH8.0。消
13、化液:STE(0.1mol/L Nacl、10 mol/L Tris-HCl、1mmol/LEDTA pH 8.0、1 % SDS、200g/ml Proteinase K。蛋白酶K:2 mg/mL 饱和NaCl溶液、异丙醇、70%的乙醇。(2)操作方法:1)乙醇固定标本用无菌三蒸水浸泡48 h 以上,弃水;对干标本,用浸泡液(TE)浸泡48 h 以上,弃去浸泡液TE,取蝗虫后足股节肌肉。2) 剪碎材料,加400l 消化液于55消化812 h以上,然后加蛋白酶K(2 mg /mL),37继续消化1 h。3)加300l 饱和NaCl,涡旋30 s ,10000 r/min离心30 min 。4)
14、转移上清,等体积异丙醇沉淀DNA ,1000r/min离心15min,弃上清。5)用70%的乙醇洗涤DNA沉淀,自然干燥,TE(pH 8.0) 溶解后,于- 20 保存备用。1.4.3 CTAB法6 ,16 (1)试剂及溶液2CTAB缓冲液:0.1 mol/LTris-HCl,0.02 mol/L EDTA,1.4 mol/L NaCl,0.2%-巯基乙醇,0.05 mol/L CTAB(pH 8.3)。CI溶液:氯仿:异戊醇241、70%的乙醇。(2)操作方法:1) 将蝗虫干标本和无水乙醇浸制标本用无菌三蒸水冲洗23 次;用无菌三蒸水浸泡48 h 以上,弃水;弃去浸泡液,取蝗虫后足股节肌肉,
15、速置于EP管中研碎。2)加入2CTAB缓冲液300 L,以65温育60 min。然后,12 000 r/min离心15 s,上清液倾出。3)将原离心管中的剩余组织中再加入200 L的2CTAB缓冲液中,轻轻打匀,65温育10 min后,10000r/min离心10 min,倾出上清液与第一次收集的上清液混合。4)用等体积的CI抽提一次,10 000 r/min离心10 min,取上清液。5)加入冰冷的异丙醇沉淀,8 000 r/min离心10 min。取沉淀,加70%乙醇200 L,洗涤DNA沉淀,8 000 r/min离心6 min,倾上清液。6)自然干燥,加适量TE或无菌三蒸水溶解,于-
16、20保存备用。1.5电泳及结果记录琼脂糖凝胶电泳检测:试剂:琼脂糖,溴化乙啶染色液(EB),15TBE: Tris 54g、硼酸27.5g、0.5mol/L 的EDTA 20ml(pH 8.0),用三蒸水定容到1L,灭菌后贮存,稀释10倍后使用。Loading buffer:0.25%的溴酚兰、40%的蔗糖,用三蒸水配制保存。制胶:1、封好制胶槽并放置水平。 2、琼脂糖0.4g加40ml的10.5 TBE加热溶解透亮后摇匀。3、待胶冷却至65时倒入制胶槽中厚度约5mm,插好梳子,室温放置40min,待凝胶完全后小心的移去梳子。4、将制胶槽放入电泳槽中,加入电泳缓冲液至淹没胶的表面。上样:取样品
17、DNA 5l 和2l的溴酚兰混匀后用移液枪点入胶孔,注意加样前要混匀。电泳:盖上电泳槽并通电,120V 恒压电泳40-60min。染色: 将电泳好的琼脂糖凝胶放入EB中染色15min。观察:放置在紫外分析仪上观察,然后用凝胶成像系统观察拍照。2结果与分析 2.1总DNA的提取结果:图1-图3为西伯利亚蝗虫基因组DNA 1%的琼脂糖凝胶电泳图。Figure 1- Figure 3 for Gomphocerus sibiricus genomic DNA of the 1% agarose gel electrophoresis testing plan. 图1 SDS-蛋白酶K消化法提取DNA
18、的琼脂糖凝胶电泳图(5月4日)M:100bp标准分子量DNA 干制标本: 1-10:雌,10-20:雄;乙醇浸泡标本:A- J:雌,K- T:雄。M:100bp DNA molecular weight standards Dried specimens:1-10:female,10-20:male; Ethanol soak specimens: A- J:female, K- T:male.图 2 饱和NaCl法提取DNA的琼脂糖凝胶电泳图(5月9日)M: 100bp标准分子量DNA 干制标本: 1-5,11,12,13为雌性,6- 10:雄;乙醇浸泡标本: A- E:雌,F- K:雄。M
19、:100bp DNA molecular weight standards Dried specimens:1-5,11,12,13:female,6-10:male; Ethanol soak specimens: A- E:female,K- F:male。图3 CTAB法提取DNA的琼脂糖凝胶电泳图(5月11日)M: 100bp标准分子量DNA 干制标本: a-j: 雌,k-t: 雄;乙醇浸泡标本:A-C: 雌, D-R: 雄M:100bp DNA molecular weight standards Dried specimens:a-j:female, k-t:male;Ethano
20、l soak specimens: A- C:female,D- R:male。2.2结果与分析一般认为,电泳检测后,若样品DNA条带整齐、无拖尾,则说明DNA较完整,也无杂质。反之,则认为DNA样品有降解或混有杂质14。通过检测发现本实验的的部分样品有明显的DNA条带,但都有不同程度的降解。从图1可以看出,用SDS-蛋白酶K消化法提取的总DNA部分在3000bp处有一亮带,基本无拖尾,说明提取的DNA大分子较为完整。饱和NaCl法提取的总DNA从图2可以看出,此方法提取的效果相对较差,DNA弥散较大,未出现单条浓带,抹迹现象严重,以至用此方法提取的基因组DNA都无法用以PCR扩增。用CTAB
21、法提取的DNA从图3可以看出,干标本只有一个样品提出了明显的DNA条带,无水乙醇浸泡的标本提取的总DNA有亮带在3000bp处,但大部分都有拖尾,且拖尾现象比较严重,说明DNA样品有降解或混有杂质。三种方法比较结果表明,SDS-蛋白酶K消化法提取的效果最好,CTAB法次之,饱和NaCl法效果较差。用酒精浸泡标本和干标本进行基因组DNA 提取的结果表明,无水乙醇浸制的标本提取的总DNA的得率及质量均较高,用三种方法均能得到部分良好的基因组DNA。而对于干标本三种方法提取的结果都不是很好。3 讨论3.1三种不同DNA提取方法的比较分子生物学技术从核酸水平对昆虫进行物种鉴别以及探讨物种的起源和进化,
22、是现代生物分子系统学和生物分子进化的研究热点之一 。有效的核酸提取方法是开展分子系统学研究的前提,不同生物的基因组DNA 的提取方法不尽相同,但主要的步骤是包括破膜释放DNA、抑制核酸酶和除去蛋白质与其它大分子等6 。本研究采用的三种方法所得到的结果显示各有优缺点如下:方法1:SDS-蛋白酶K消化法,由于蛋白酶K的加入,研磨省时省力,无须低温操作,提取的DNA的浓度、纯度较好,适用范围广。因此,该方法可以用于对模板DNA质量要求较高的分子研究中,但该方法成本较高,耗时长,酚等药品价格高且对人体有害;需要转移上清液多次,有机抽提多次, 此过程中DNA有较大损耗,且浪费材料,步骤繁琐。方法2 :饱
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