植物组织长读序列DNA提取新方法
研究木瓜等具有商业价值的植物的基因组，可以培育出具有更强抗病性、更高耐旱性和其他改进的品种。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开发的一项协议使实验室能够经济高效地从各种植物物种中分离出高分子量(HMW) DNA。
植物的新基因组组合
从头开始破译生物体的遗传密码可以为最终培育出更好的植物提供洞见。问题是新创然而，植物基因组组装的最大问题在于它们包含许多重复的DNA元素。这使得在测序短DNA片段时几乎不可能获得良好的组装，但较长的片段能够解析这些重复序列。
伊利诺斯州厄巴纳-香槟分校的雷·明、阿尔瓦罗·埃尔南德斯和他们的研究小组成员一起最近出版的一种独特的DNA提取方法细胞。它是专为制备高纯度，HMW植物DNA适合长读新一代测序(门店)。
该方法将用于生成长和超长读取，然后可用于加勒比科物种的新基因组组装，加勒比科是热带开花植物的一个家族，包括木瓜和其他可食用水果。基因组组装将为进一步研究这一经济上重要的植物家族的性别决定途径及其进化史提供信息。
来自植物组织的高分子量DNA
DNA的数量和质量是长读NGS成功的重要因素，但两者都达到足够的水平可能具有挑战性。因为产生长DNA片段是必要的，我们的研究小组知道我们需要开发一种特定于植物组织的程序。
从正确的样本开始是很重要的，这导致了HMW DNA纯度的提高。我们发现，使用没有任何疾病迹象的新鲜嫩叶更可取，因为成年叶可能含有更高水平的污染物，如多糖、多酚等。
除了使用新鲜叶子进行采样外，我们还在测序前实施了纯化步骤，以处理任何残留杂质，如蛋白质，酚类或其他有机化合物。
在整个工作流程中，温和处理和使用专用工具(如宽口径移液头)也是防止制备过程中DNA断裂的关键。片段化最终会导致长读或超长读DNA测序中合适长度DNA的低产量。
然后使用各种质量评估对提取的DNA的质量和数量进行测试。
具有不同目标的多个质量测试
通过使用样品质量控制程序，该团队能够确保DNA提取包含高度纯净的片段，并且具有足够的长度，用于长读和超长读测序。该团队使用了紫外-可见分光光度法以及荧光测定法来测量DNA数量和识别污染物。我们验证了样本中长片段的存在通过在琼脂糖凝胶。
虽然我们可以在琼脂糖凝胶上检测到较长的DNA片段、超长的DNA片段和大量的小片段DNA片段，但在50千碱基以下的小片段DNA片段很难检测到。
为了提高DNA样品中小片段的识别能力，我们使用了片段分析系统。该系统以电泳图的形式呈现数据，这样可以很容易地看到少量较短的片段，即使这些较短的片段分散开来。该分析使我们能够确定样品是否具有可接受的质量和长度，用于长读测序。结果证实，我们的DNA提取方法是执行预期。
这只是植物基因组组装的开始
我们的提取方法，通过不同的质量控制技术验证，可以产生高纯度的样品，产生25千碱基的平均读取分布。这些读数可以用于加勒比科不同物种的新基因组组装。使用这种方法可以进行内部提取，消除了将样品送到服务实验室的成本。
虽然我们最初设计这种提取方法是为了从植物组织中获得适合牛津纳米孔长读测序的DNA，但我们设想该程序也可以与其他测序平台一起使用，如PacBio或Illumina测序技术。
我们还预计该方法将很好地用于分析加勒比科以外的其他植物物种的组织。有许多物种的基因组还没有组装好，但每天都有更多类似的植物分析出现。通过使从植物组织中产生高纯度HMW DNA变得更简单和更便宜，我们希望能够进行更多的研究，以支持更有弹性的食物系统，增强生物能源的前景，并从对植物生物学的深入了解中获得其他好处。
参考:张晓明，宋军，张建军，张建军，张建军。植物超长基因组测序技术的研究进展。细胞2021,183,875-88 .e117。doi:10.1016 / j.xpro.2021.100343
