叶片是常用的植物DNA提取材料,但也不是万能~
发布时间:
2025-06-26
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在分子生物学研究中,植物DNA提取是基因测序、遗传图谱构建等实验的基石。然而,不同植物组织的选择、提取方法的优化,甚至实验操作的细微差异,都可能直接影响DNA的质量和实验结果。
今天,我们一起了解下如何科学选择植物材料、为何叶片成为主流提取部位,以及哪些情况下需要避开叶片,助你避开实验雷区,提升成功率。
指南
技巧
一
植物材料选择:DNA含量与干扰物质的博弈
(1)核心原则:高DNA含量+低杂质
• 染色体数目:多倍体植物(如香蕉3n=33、菜花2n=18)因染色体数量多,DNA含量更高。
• 组织特性:幼嫩组织(如叶片、嫩芽)细胞分裂活跃,DNA含量丰富;而衰老组织可能积累多糖、酚类等抑制物。
• 特殊场景:木本植物可选用1年生休眠枝条韧皮部,规避季节限制。
(2)推荐材料清单

二
叶片:DNA提取的“黄金部位”
在分子生物学实验中,叶片确实是提取植物DNA最常用的材料之一,主要原因如下:
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(1)细胞数量多且DNA含量高
叶片是植物进行光合作用的主要器官,含有大量的叶肉细胞。
这些细胞通常具有较大的细胞核,含有丰富的基因组DNA(尤其是幼嫩的叶片)。
因此,单位重量的叶片材料通常能提供比其他组织(如根尖、茎段)更多的DNA起始量。
(2)易于获取和处理
非破坏性或微创性: 取一小片叶子通常不会杀死植物,这对于珍稀物种、长期研究或需要保留母株进行后续实验(如转基因植物的鉴定)非常重要。相比之下,取根、茎尖或种子往往更具破坏性。
操作简便: 叶片通常暴露在外部,容易识别、定位和采集。剪取或打孔取样都非常快速方便。
体积合适: 叶片面积大,方便取样达到实验所需的重量(如100mg),操作相对容易。
(3)次生代谢产物相对较少
虽然叶片也含有一些次生代谢物(如多酚、色素),但与植物的其他部分相比(如根、树皮、花、果实、种子),其含量通常相对较低。
根是植物合成和储存许多防御性化合物(如生物碱、萜类、多酚)的主要部位,这些物质在提取过程中容易释放出来。
花青素(色素)、单宁(多酚)等物质会干扰DNA提取过程,它们能与DNA共沉淀或抑制后续的酶反应(如PCR)。叶片(尤其是幼嫩、颜色较浅的叶片)通常含有较少的这类干扰物。
(4)微生物污染风险相对较低
叶片(尤其是生长在温室或严格控制环境中的植物叶片)的表面和内部附着的微生物(细菌、真菌)通常比土壤中的根组织要少得多。根部样本需要非常仔细地清洗才能去除土壤微生物的污染,而这些微生物的DNA会污染目标植物DNA。
(5)普遍适用性
几乎所有的维管植物都有叶片(或叶状器官),这使得基于叶片的DNA提取方案具有广泛的适用性。
三
叶片是首选,但也有例外情况
(1)多酚/多糖含量高的物种
某些植物(如松树、云杉、茶树、芒果树、葡萄)的叶片含有非常高的多酚或多糖,这时可能需要使用改良的提取方法(如CTAB法、加入PVP或β-巯基乙醇等还原剂),或者考虑使用其他组织(如幼嫩的芽、胚乳)。
(2)缺乏叶片的植物或特定研究需求
对于研究根特异性基因、种子发育、花器官形成等,自然需要提取相应组织的DNA。
(3)木质化组织
老茎或木材组织高度木质化,细胞壁难以裂解,DNA降解可能更严重,提取效率较低。
小小总结一下

选择叶片作为DNA提取的主要材料,是综合考虑了DNA产量、获取的便捷性与非破坏性、干扰物质含量相对较低以及微生物污染风险较小等因素后得出的一个高效且普适的方案。
对于大多数常规的植物分子生物学实验(如PCR、基因分型、测序文库构建等),叶片都是理想的首选材料。


实验技巧
COME ON
提升叶片DNA提取效率
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样品预处理关键点
采集新鲜叶片并快速处理
优先选用幼嫩叶片(如新叶或顶芽),多糖和酚类物质含量低,避免老叶或病变组织(含高酚类、多糖);
若需长期保存,可小份分装液氮速冻后转移至-80℃,避免反复冻融导致DNA断裂。
研磨优化
叶片剪碎后加入液氮,用研钵或组织研磨仪(钢珠)快速研磨至粉末状(<5min),减少细胞结构破坏和核酸酶激活。
加入β-巯基乙醇(终浓度2%)抑制氧化褐变。
裂解步骤效率提升
裂解液配方选择
CTAB法(适合富含多糖叶片):CTAB法中添加PVP(聚乙烯吡咯烷酮)破坏细胞膜并吸附多酚。
SDS法(适合普通叶片):SDS裂解细胞,EDTA螯合Mg²⁺抑制DNase活性。
裂解步骤效率提升
温度:65℃水浴促进裂解,冰浴终止反应。
时间:充分裂解20-30min,必要时延长至1h。
震荡:剧烈颠倒或涡旋混匀,确保裂解彻底。
杂质去除与DNA纯化
酚/氯仿抽提:等体积的氯仿:异戊醇(24:1)溶液抽提,离心后取上层水相,重复2-3次。
加入PEG 8000(5-10%)选择性沉淀DNA,多糖保留在上清。
加入RNase A(10mg/mL)37℃孵育20min,灭活后离心去除。
特殊场景优化方案
微量叶片样本(如单细胞或花粉)
使用点穴式研磨仪快速破碎,减少样本损失。
采用磁珠法直接吸附DNA。
老叶或木质化叶片
加入纤维素酶(1%)和果胶酶(0.5%)预处理,软化细胞壁。
延长裂解时间至60min,或使用强变性剂(如7M Urea)。
高多糖叶片(如甘蔗、棉花)
CTAB法结合PVP40吸附多酚,增加氯仿抽提次数至3次以上。
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