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植物组织RNA提取的难点及对策
作者:李宏1,2 王新力1 来源:生物秀 时间:2006-11-2

      螯合剂法:螯合剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)中的CO-N=基有很强的结合多酚化合物的能力,其结合能力随着多酚化合物中芳环羟基数量的增加而加强。原花色素类物质中含有许多芳环上的羟基,因而可以与PVP或不溶性的PVPP形成稳定的复合物,使原花色素类物质不能成为多酚氧化酶的底物而被氧化,并可以在以后的抽提步骤中被除去[6]。用PVP去除多酚时pH值是一个重要的影响因素,在pH8.0以上时PVP结合多酚的能力会迅速降低[11]。当原花色素类物质量较大时,单独使用PVPP无法去除所有的这类化合物,因而需要与其它方法结合使用[6]。
      Tris-硼酸法:如果提取缓冲液中含有Tris-硼酸(pH7.5),其中的硼酸可以与酚类化合物依靠氢键形成复合物,从而抑制了酚类物质的氧化及其与RNA的结合。这一方法十分有效,所以Lбpez-Gбmez等在提取缓冲液中不再加入其它还原剂[4]。但如果Tris-硼酸浓度过高(>0.2M)则会影响RNA的回收率[7]。
      牛血清白蛋白(BSA)法:原花色素类物质与BSA间可产生类似于抗原-抗体间的相互作用,形成可溶性的或不溶性的复合物,减小了原花色素类物质与RNA结合的机会,因此提高了RNA的产量。BSA与PVPP结合使用提取效果会更好。由于BSA中往往含有RNase,因而在使用时要加入肝素以抑制RNase的活性[6]。
      丙酮法:Schneiderbauer等用-70℃的丙酮抽提冷冻研磨后的植物材料,可以有效地从云杉、松树、山毛榉等富含酚类化合物的植物材料中分离到高质量的RNA[1]。
      Guillemant等[12]和Ainsworth[13]认为低pH值(pH5.5)的提取缓冲液可以防止酚类化合物的离子化和进一步的氧化。
    1.2 酚类化合物的去除 
      通过Li+或Ca2+沉淀RNA的方法可以将未被氧化的酚类化合物去除。与PVP、不溶性PVPP或BSA结合的多酚,可以直接通过离心去除掉,或在苯酚、氯仿抽提时除去[6]。Manning利用高浓度的2-丁氧乙醇(50%)来沉淀RNA,而多酚溶解于2-丁氧乙醇中而被除去。然后用含50% 2-丁氧乙醇的缓冲液洗涤RNA沉淀以去除残留的多酚。他认为即使多酚被氧化,其氧化产物仍可以溶解在高浓度2-丁氧乙醇溶液中而被去除,无需再用NaBH4来处理[14]。
    2 多糖的干扰及对策
      多糖的污染是提取植物RNA时常遇到的另一个棘手的问题。植物组织中往往富含多糖,而多糖的许多理化性质与RNA很相似,因此很难将它们分开。在去除多糖的同时RNA也被裹携走了,造成RNA产量的减少;而在沉淀RNA时,也产生多糖的凝胶状沉淀,这种含有多糖的RNA沉淀难溶于水,或溶解后产生粘稠状的溶液。由于多糖可以抑制许多酶的活性[15],因此污染了多糖的RNA样品无法用于进一步的分子生物学研究。在常规的方法中,通过SDS-盐酸胍处理可以部分去除一些多糖;在高浓度Na+或K+离子存在条件下,通过苯酚、氯仿抽提可以除去一些多糖;通过LiCl沉淀RNA也可以将部分多糖留在上清液中[7]。但即使通过这些步骤仍会发现有相当多的多糖与RNA混杂在一起[13],所以还需要用更有效的方法来解决植物RNA分离纯化时多糖污染的问题。
      用低浓度乙醇沉淀多糖是一个去除多糖效果较好的方法。在RNA提取液或溶液中缓慢加入无水乙醇至终浓度10%~30%,可以使多糖沉淀下来,而RNA仍保留于溶液中。一般都是在植物材料的匀浆液中加入乙醇,如Lewinsohn等在从裸子植物的木质茎中提取RNA时,在匀浆上清液中加入乙醇至终浓度10%以沉淀多糖[3]。但Tesniere等在从葡萄浆果组织中提取RNA时,是在用CsCl超离心,乙醇沉淀之后的RNA溶液中加入终浓度30%乙醇来沉淀多糖的,进一步纯化了RNA样品[5]。
      另一个常用的方法是醋酸钾沉淀多糖法。Bahloul等在提取云杉组织的RNA时在匀浆上清液中加入1/3体积的5M醋酸钾(pH4.8)溶液以沉淀多糖[9];Ainsworth在提取酸模植物花组织的RNA时加入的是1/5体积的5M醋酸钾(pH4.8)溶液[13]。Hughes等在提取棉花叶和花粉的RNA时是加1/3体积的8.5M醋酸钾(pH6.5)溶液到匀浆液中以除去多糖等杂质[16]。在提取某些植物材料的RNA时,是将上述两种方法结合使用。如Lбpez-Gбmez等在提取芒果中果皮的RNA时,是在匀浆液中加入0.25体积的无水乙醇和0.11体积的5M醋酸钾溶液以去除多糖杂质[4]。Su等在去除褐藻的多糖时,单独使用乙醇或醋酸钾都无效,只有两者结合使用效果最佳[7]。
      Fang等认为缓冲液中含有高浓度的NaCl有助于去除多糖[15]。Chang等在提取松树RNA时,缓冲液中NaCl的浓度为2.0M和1.0M,通过氯仿抽提和乙醇沉淀RNA将RNA与多糖分离[10]。Manning是将胡萝卜种子等材料苯酚提取后的上清液稀释,调节Na+离子浓度至80mM,然后加入0.4体积的2-丁氧乙醇来沉淀去除多糖[14]。
    3 蛋白杂质的影响及对策
      蛋白质是污染RNA样品的又一个重要因素。由于RNase和多酚氧化酶亦属于蛋白质,因而要获得完整的、高质量的RNA就必须有效地去除蛋白杂质。常规的方法是在冷冻的条件下研磨植物材料以抑制RNase等的活性;提取缓冲液中含有蛋白质变性剂,如苯酚、胍、SDS、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等,这样在匀浆时可以使蛋白质变性,凝聚;有的方法是利用蛋白酶K来降解蛋白杂质。进一步可以用苯酚、氯仿抽提去除蛋白质。

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