植物DNA提取方法研究进展
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作者: 吕亚慈
摘 要： 本文主要介绍了近年来国内外几种常用的DNA提取方法：CTAB法、SDS法，并在对其进行了简单的归纳总结与比较分析同时，介绍了一些新的改良方法和其他植物提取方法。
关键词： 植物DNA 提取方法 研究进展
植物DNA的制备是分子生物学对各类植物进行更深入一步研究的基础，所制备出的DNA质量的好坏将直接关系到后期分子生物学试验研究的成败。目前国内外研究发现并使用的DNA提取方法有很多，其中被最为广泛应用的DNA提取方法是传统的CTAB法和SDS法。由于不同植物的材料组分各异，因此对不同植物DNA的提取存在着不同的效果。目前许多学者都在致力于研究不同的植物DNA提取方法。他们在探索新方法的同时，也针对不同的植物，在传统的提取方法上进行着一些新的改良。
1.十六烷基三乙基溴化铵（CTAB）法
在目前众多的DNA提取方法中，CTAB法是其中最为广泛应用的一种。它既可以裂解细胞，又可以有效地去除多酚类和多糖类物质的沉淀，因而经常被应用于植物的DNA提取工作中。
1.1原理及方法
CTAB是一种阳离子去污剂，可溶解细胞膜。同时它能与核酸形成复合物，这些复合物在高盐溶液中（0.7mol/L NaCl）是可解离的，从而可使DNA和多糖物质分开。当溶液盐浓度降低到一定程度（0.3mol/L NaCl）时，这些复合物将会从溶液中形成沉淀，随后通过离心技术就可将CTAB-核酸的复合物与蛋白类、多糖类物质分开。而对于富含多酚、多糖物质的植物组织，则通过增加提取缓冲液中β-巯基乙醇的用量，便可有效地控制酚类物质的氧化褐变及DNA的降解，用氯仿/异戊醇来沉淀蛋白质，从而提高产物的纯度。最后用乙醇来沉淀DNA，除去CTAB。
1.2适用范围及一些改良
由于CTAB提取法能够有效地去除多糖及酚类物质的沉淀，因而适用于从含酚类及糖类物质较高的植物材料中提取DNA。经研究发现CTAB提取法在落羽杉属树木、黑木相思、野生稻、野燕麦、枸杞、花生的DNA的提取中，相比较其他提取方法来说都是最好的提取方法。
为了缩短提取流程，提高提取质量，研究人员在传统方法的基础上，针对不同植物的特点，对一些提取步骤进行了改进。李先进［１］在对四种药用蕨类DNA提取的比较研究中发现，由于酚类物质极其容易被氧化，因此可以在最开始研磨材料的时候加入4%PVP，以防止研磨中细胞组织破裂后酚的氧化，从而获得更为理想的DNA。黄永莲［2］首先将材料在4℃放置1―2天，以便于其叶片中的多糖类物质的降解；然后在用CTAB处理的同时加入蛋白酶K，提高提取缓冲液中β-巯基乙醇用量，增加氯仿/异戊醇的量和使用次数，以及缩短异丙醇沉淀DNA的时间。用此改良的CTAB法提取菠菜和榕树叶片DNA，获得了良好的效果。袁燕［3］对蒜头果基因组进行DNA提纯的研究中发现，EDTA的浓度在20―30mmol/L时，提取DNA的效果较好，同时在提取的过程中，往研钵中加入少量PVP和VitC固体与蒜头果种仁共同研磨，不仅能阻止多糖、多酚氧化物等与DNA的结合和反应，而且能除去大部分油脂和杂质，可以大大提高DNA的纯度。
2.十二烷基磺酸钠（SDS）法
SDS提取法与CTAB提取法一样，也为常用的DNA提取方法。在DNA的提取过程中，有机溶剂的抽提效果及裂解液的裂解效果都是影响有机物质去除的先决条件，不同的有机溶剂和裂解液对于不同种类的植物DNA提取作用也有所差异。所以有很多植物比较适合使用SDS提取法对其进行DNA的提取。
2.1原理及方法
SDS是一种阴离子去污剂，它能够裂解细胞。使用氯仿等有机溶剂抽提蛋白质和糖类，并且用乙醇或异丙醇来沉淀DNA。SDS提取法提取流程和CTAB提取法一样。
2.2适用范围及一些改良
在对老芒麦的基因组DNA分离的研究试验中，李景环［１0］发现，SDS提取法是一种快速、简便、有效的基因组DNA小量提取法。另外，在一些研究中还发现，SDS提取法能替代操作过程较烦琐的大量法提取基因组DNA，从而给研究工作带来便利。
在毛白杨成熟叶片基因组DNA提取的研究中李继东［4］通过比较发现，SDS提取法是提取出质量高纯度高的毛白杨成熟叶片DNA的最佳方法，同时发现，如果将PVP添加到裂解液中，可以大大减少了试验的操作步骤，提取效果同样很好。另外也有研究发现，SDS高盐介质法又较常规SDS法省去了添加液氮研磨和水浴加热抽提等操作，可使得DNA提取试验的操作变得简便快速。
3.高盐低pH法
运用高盐低pH提取法对植物的DNA进行提取也较为普遍，此方法所用的试剂仅有无机盐和异丙醇，而醋酸钾又是常用的无机盐试剂。由于高盐低pH提取法没有反复抽提的过程，其所需要的试验材料也较少，因此比较适合应用于濒临灭绝的濒危物种植物的DNA提取。
郝朝运［5］在对忍冬科部分植物DNA提取方法的研究中发现，用高盐低pH法能有效地防止组织破碎及沉淀时的电离化作用和酚类化合物的进一步氧化，避免了采用酚、氯仿等有毒试剂，同时低pH的醋酸钾溶液也是有效的蛋白质沉淀剂。在高盐提取缓冲液中加入一定量的β-巯基乙醇，则可有效去除木本植物中含量较多的酚类物质，从而提高提取DNA的质量。所以该方法尤其适合以一年生或两年生枝条为材料提取的植物总DNA，不但纯度高、产量大，而且所用试剂无毒、操作简便。最重要的是，本方法所用植物材料（枝条）不受季节限制，容易获得和保存，具有较高的实际操作意义。
4.植物DNA的其他提取法
4.1改良尿素法
通过大量试验后，曹文波［6］研究出了改良尿素法，在原尿素法基础上在裂解液中添加β-ME、用预冷的无水乙醇取代异丙醇沉淀核酸、采用水平离心和快速倒出用于洗涤的乙醇等操作。并从玉米和水稻叶片中提取出了高质量的基因组DNA。此种方法的DNA产率高、快速省时、可在常温下进行操作且成本耗用低。所以用改良的方法能够获得纯度高、浓度大的基因组DNA。
4.2优化的植物总DNA提取方法
黄萱［7］改进了Clark利用CTAB提取植物基因组DNA的方法，在试验过程中，通过在研磨材料时加入液氮、用剪去端部的吸头转移含有DNA的溶液，并且将加入RNase A消化RNA的步骤改在最后进行等一系列改进，以获得高质量的DNA。郭红媛、佘茂云［8］对CTAB法与SDS法进行了总结，研究出了一种适于棉花总DNA的提取方法，得到的DNA满足分子生物学的进一步研究的需要，效果显著。
关于植物DNA的提取方法虽然前人已经做了大量的研究，也总结出很多诸如CTAB法、SDS法、改良尿素法等适用范围不同的植物DNA提取方法。但基于现在分子生物学的不断深入研究，而DNA又作为分子生物学研究的基础，同时依据不同植物的特点，不同植物的最适合DNA的提取方法也还在不断探究中。
参考文献：
［1］李先进，彭正松，张正英.四种药用蕨类DNA提取的比较研究［J］.绵阳师范学院学报，2008，27，（8）：85-87，97.
［2］黄永莲，刘媛，黄真池.植物总DNA的提取方法的改进［J］.湛江师范学院学报，2007，28，（3）：25-30.
［3］袁燕，王德斌，郭丽红.对改良CTAB法对蒜头果基因组DNA提纯效果的影响的研究［J］.云南民族大学学报，2008，17，（2）：143-146.
［4］李继东，梁启伟，吴文娟.毛白杨成熟叶片基因组DNA提取方法的比较研究［J］.河南科学，2009，27，（3）：285-288.
［5］郝朝运，刘鹏，郭卫东.忍冬科部分植物DNA提取方法的研究［J］.浙江师范大学学报（自然科学版），2006，29，（1）：92-98.
［6］曹文波，郑璐璐，谢文海.一种提取植物基因组DNA的方法――改良尿素法［J］.华中师范大学学报（自然科学版），2008，4，（3）：448-451.
［7］黄萱，高丽美，张永彦.一种优化的植物总DNA提取方法［J］.西北植物学报，2004，24，（6）：1103-1106.
［8］郭红媛，佘茂云.一种改良的棉花总DNA提取方法［J］.山西农业科学，2009，37，（2）：3-5.
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