(1中国科学院微生物研究所,中国科学院植物生物技术开放实验室,北京100080;)
2河北科技大学 轻工系,石家庄050018 )
摘 要: 酚类化合物、多糖、蛋白质和未知次级代谢产物是影响植物组织RNA提取的几个主要干扰因素。本文对它们在植物RNA提取过程中的干扰作用、现象以及消除它们的一些方法进行了综述。
关键词: RNA提取;植物组织;影响因素
The Difficulties in the Isolation of RNA
from Plant Tissues and their Resolving Strategies
Li Hong1,2 Wang Xinli1
1 Laboratory of Plant Biotechnology, Institute of Micobiology, Chinese Academy of Sciences, Bejing, 100080;
2 Department of Light Industry, Hebei Sciences and Technology University, Shijiazhuang, 050018
Abstract: Phenolic compounds, polysacchrides, proteins and unidentified secondary metabolites are four main factors interfering the isolation of RNA from plant tissues. We described here that their interference, phenomena and methods for eliminating them.
Key words: RNA extraction; plant tissues; interfering factors
从植物组织中提取RNA是进行植物分子生物学方面研究的必要前提。要进行Northern杂交分析,纯化mRNA以用于体外翻译或建立cDNA文库,RT-PCR及差示分析等分子生物学研究,都需要高质量的RNA。因此,从植物组织中提取纯度高、完整性好的RNA是顺利进行上述研究的关键所在。
从文献报道上看,有许多植物就是由于未能有效地分离纯化其组织中的RNA, 而阻碍了其分子生物学方面研究的进展。一般认为在这些植物组织中,或富含酚类化合物,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。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,细胞破碎后,这些物质就会与RNA相互作用。酚类化合物被氧化后会与RNA不可逆地结合,导致RNA活性丧失及在用苯酚、氯仿抽提时RNA的丢失[1],或形成不溶性复合物[2];而多糖会形成难溶的胶状物,与RNA共沉淀下来[3];萜类化合物和RNase会分别造成RNA的化学降解[2]和酶解。对于这些植物材料,用常规的RNA提取方法(如胍法、苯酚法和十六烷基三甲基溴化胺法等)难以提取出其RNA。如Lбpez-Gбmez等在用常规的方法提取芒果果实的RNA时未能成功,他们的结果分为三种情况:提出的RNA已被降解;RNA的得率很低;得到的RNA不能进行体外翻译。他们认为在果实成熟时各种酶的活性增强,其中也包含RNase,不溶性的淀粉转化为可溶性的多糖,芒果果实细胞壁中特殊的成份,以及果实中高含量的多酚化合物都是干扰RNA提取的因素[4]。Tesniere等在用苯酚法和胍法提取葡萄果实的RNA时,发现RNA与某种未知化合物凝聚成不溶性的复合物,并且这种未知化合物在230nm和270nm处有强的光吸收,从而干扰了RNA紫外吸收的测定[5]。因此能否有效地去除多糖、酚类化合物、RNase和干扰RNA提取的其它代谢产物是提取高质量植物RNA成败的关键。本文根据文献综述了解决上述植物RNA提取过程中难点的相应对策。
1 酚类化合物的干扰及对策
许多植物组织特别是植物的果实(如苹果、樱桃、李子、葡萄等)[6]和树木类植物中[1]富含酚类化合物。酚类物质的含量会随着植物的生长而增加。因而从幼嫩的植物材料中更容易提取RNA。此外,针叶类植物的针叶中多酚的含量比在落叶植物的叶子中要高得多[1]。在植物材料匀浆时,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(browning effect)[7]。被氧化的酚类化合物(如醌类)能与RNA稳定地结合,从而影响RNA的分离纯化。但Newbury等发现RNA提取的难易程度与材料中酚类物质的总量之间并无相关性,因此认为不是所有的酚类化合物都影响RNA的提取。但一般认为所谓的“缩合鞣质”即聚合多羟基黄酮醇类物质(如原花色素类物质)是影响RNA提取的一类化合物[8]。目前去除酚类化合物的一般途径是在提取的初始阶段防止其被氧化,然后再将其与RNA分开。
1.1 防止酚类化合物被氧化的方法
还原剂法:一般在提取缓冲液中加入(-巯基乙醇、二硫苏糖醇(DTT)或半胱氨酸[9]来防止酚类物质被氧化,有时提取液中(-巯基乙醇的浓度可高达2%[10]。(-巯基乙醇等还可以打断多酚氧化酶的二硫键而使之失活。Su等认为在过夜沉淀RNA时加入(-巯基乙醇(终浓度1%)可以防止在此过程中酚类化合物的氧化。硼氢化钠(NaBH4)是一种可还原醌的还原剂,用它处理后提取缓冲液的褐色可被消减,醌类化合物可被还原成多酚化合物[7]。


