1.多糖多酚中的RNA为什么难提取?
从多糖多酚植物样本中,如何提取到质量较好的RNA,是许多科研人员最头疼的事情,因为多糖多酚会降低RNA提取纯度&浓度。常见的水果如苹果、柑橘、草莓、树莓、葡萄;常见的农作物如马铃薯、烟草、棉花等;中草药如半夏、石斛、灵芝等,都含有大量的多糖多酚。那么为什么多糖多酚植物RNA较难提取呢?具体原因有3点:
1.RNA为单链结构,易降解,且含有2’-OH基团,易发生氧化还原反应,分子结构不稳定。
2.遍布各处的RNase(RNA水解酶)能催化RNA降解,且酶活高不易清除。
3.部分植物样本富含多糖、多酚,或含有某些尚无法确定的次级代谢产物,干扰RNA的质量。
多糖:其理化性质与RNA相似,在去除多糖过程中会裹挟大量的RNA,导致RNA的得率降低;同时在RNA沉淀过程中,多糖也会和RNA形成凝胶沉淀,导致RNA纯度过低;多糖还会影响一些酶的活性,降低建库成功率。
酚类:细胞裂解后,酚类化合物遇空气极易氧化成醌类。与RNA不可逆结合,从而影响其纯度。越成熟的组织酚类含量越高,幼嫩组织提取难度较小。
[注意]:在裂解液中加入抗氧化剂,可抑制RNase酶活性,并减轻酚类物质的影响。
次级代谢产物:成熟组织能产生某些水溶性的次级代谢产物,易与RNA结合,降低RNA提取的质量。
2.RNA提取方法
目前市场上常见的提取RNA的方法,包括Trizol法、SDS-苯酚法、试剂盒法等。这些方法各有优缺点,具体如下:
(一)TRIzol法
TRIzol主要成分:苯酚和异硫氰酸胍。苯酚的主要作用是裂解细胞,使细胞中的蛋白、核酸物质解聚得到释放。异硫氰酸胍是强有力的蛋白质变性剂,能迅速溶解蛋白质,导致细胞结构破碎,释放出核酸。
优点:操作简单、RNA提取完整性好、适用于一些次生代谢物含量少的植物组织。
缺点:苯酚不能完全抑制RNAse活性,完成RNA部分损失。
(二)SDS-苯酚法
SDS和苯酚能够使蛋白质变性、抑制内源性RNase的活性,同时裂解细胞膜,释放出所需要的RNA。而且苯酚可以将溶液中蛋白质、多糖、DNA 分层到有机相中,而RNA则留在上清溶液中。
优点:操作简单,省时省力。
缺点:提取过程中,无法清除大量的多糖多酚,导致提取的RNA纯度降低,无法保证后续建库测序实验的进行。
(三) 试剂盒法
目前市场上有许多专门用于多糖多酚植物RNA提取试剂盒,试剂盒中的裂解液可以裂解植物样本,盐酸胍抑制RNase的活性;β-巯基乙醇抑制RNase的活性同时使蛋白变性,最后通过离心柱上的吸附膜,特异性吸附RNA。
优点:操作简便、快捷、不需要加入氯仿等有机溶剂;RNA纯度高,适用于下游定量、建库、测序等实验。
缺点:必须是新鲜或者未反复冻融的植物样本;提取操作不当,可能会堵塞滤膜。
3.RNA质量检测
提取完RNA后,都要进行一系列的质量验证,质量合格的RNA,才能用于后续的建库、测序、荧光定量等实验。一般需要对RNA的浓度、纯度、完整性进行检测,具体检测方法&标准如下:
1.RNA浓度&纯度检测:一般需要通过紫外分光光度计,检测RNA在260 nm的吸光度。纯RNA:OD260/OD280≈2.0
表1:通过紫外分光光度计检测RNA的浓度和纯度

2.完整性检测:可以通过凝胶电泳法和检测RIN值,来判断RNA的完整性。凝胶电泳法真核生物RNA进行跑胶后,有三个亮度不一样的条带,分别是28S、18S、5S。一般28S条带最亮,18S次之,5S条带最弱甚至看不见。若28S条带的亮度大概是18S条带的两倍或者以上,这种情况RNA的质量是很好的。如下图所示
图1:凝胶电泳检测RNA完整性(图片来源于网络)。
3.Agilent 2100仪器检测RIN值
RNA Integrity Number (RIN)值大小反映了RNA的完整性,一般认为RIN值范围为6.3-10.0,就说明RNA完整。RIN值越接近10,表明RNA完整性越好,反之完整性越(特殊样品需结合基线综合评估)。Agilent 2100仪器不仅可以检测RIN值,还可以得到RNA的浓度和28S/18S比值(原核生物为23S/16S)。
图2:RIN值参考值。
4.多糖多酚植物RNA提取试剂盒
针对复杂植物RNA提取,使用百迈客生物公司研发的多糖多酚植物RNA提取试剂盒(货号:RK02004),采用独特的裂解液,以及高效基因组DNA柱清除技术,可以将多糖多酚清除掉,且无需添加氯仿、苯酚,30~40 min即可获得高纯度、高浓度的RNA。
1.部分实验数据
表2:果肉和中药样本,RNA浓度以及RIN值
图3:1.0%的凝胶电泳结果。1:金桔果肉;2:茄子果肉;3:猕猴桃果肉;4:马铃薯块茎;5:苹果果肉;6:梨果肉;7:提子果肉;8:葡萄果肉;M:250 bp Marker。
总之,该试剂盒可以从植物组织,特别是富含多糖多酚的植物组织(包括果肉、花、马铃薯块茎等)中快速提取RNA,提取的RNA适用于后续的荧光定量、建库、测序等研究。
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