QIAGEN攻克土壤样本DNA提取难题

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生物探索

 

编者按

 

环境微生物组最常见的样本类型就是土壤，但土壤样本种类繁多、组分也相对复杂，并且微生物细胞紧紧吸附在土壤颗粒表面，以及有大量的抑制剂存在，使得从土壤样本中获取多样性好、高质量的微生物总DNA或RNA具有很大难度。值得庆幸的是，QIAGEN在构思和开发新一代的土壤样本微生物DNA纯化方法的过程中，针对土壤样本核酸纯化的两大难题：腐植酸含量高、微生物裂解难，开发出的第二代技术均给出了针对性的解决方案。

 

 

所有这些技术的更新和进步都在最新推出的DNeasy PowerSoil Pro Kit——全球第一款专门适用于土壤微生物组学研究的核酸提取试剂盒中得到了完美体现。

   

 

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万里长征第一步：如何高效裂解微生物

 

如何高效裂解土壤中的微生物细胞是万里长征的第一步，否则不能保证微生物多样性。新一代的DNeasy PowerSoil Pro Kit采用了Beads beating珠磨研磨技术结合高效的化学试剂保证高效裂解土壤样本中的所有细菌及真菌。具体来说，试剂盒中包含PowerBead Pro Tube裂解管，这个裂解管有三大作用：帮助分散土壤颗粒；有效提高微生物和裂解珠碰撞几率；高效裂解革兰氏阳性菌（见下图2A）。可获得相比同类产品最高达8倍的DNA产量（见下图1）。

 

一般来说，PowerBead Pro Tube裂解管配合实验室常用的涡旋仪就可以开展实验了。同时，PowerBead Pro Tube裂解管配合新一代的化学裂解缓冲液，可以在最短的时间内获得最高效的裂解效果，最大程度减少DNA片段化，保证DNA完整性。当然也可以考虑配合使用PowerLyzer 24 Homogenizer获得更快速裂解或者TissueLyser II进行更高通量裂解。

   

 

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土壤样本DNA提取的最大困扰：“剔除”腐植酸

 

困扰土壤样本DNA提取的最大问题就是其中的腐殖质（腐植酸，黄腐酸等腐殖质）含量高。腐植酸分子都含有羧基和酚基，分子量大小不一，它们与核酸一样都是大分子亲水性阴离子聚合物，很容易在最后步骤和核酸一起被抽提出来。

 

最新推出的DNeasy PowerSoil Pro Kit中的一种创新专利方法，我们称之为第二代抑制剂去除技术（IRT），专为高腐植酸含量的环境样品所设计，比如难以处理的土壤样本类型：堆肥，沉积物和肥料等。经升级版的IRT技术处理后的DNA，可获得A260/280比值接近1.8的保证，核酸A260/230比值也是同类产品中最高的（见下图3）。所有经DNeasy PowerSoil Pro Kit处理的土壤样本都能获得的高质量DNA，完全适合PCR、qPCR和NGS应用（如16S和全基因组测序）。

   

 

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保证高品质DNA又一秘密武器：MB硅胶膜离心柱

 

在这一款全新土壤微生物DNA纯化试剂中，QIAGEN将结合、洗涤、洗脱的buffer和专用微生物核酸硅胶膜离心柱MB Spin Column的使用配合达到了最优化配置。  

   

 

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图说QIAGEN在微生物组研究领域的领导地位

 

作为样本制备、二代测序和数据分析研究解决方案的行业先驱，QIAGEN是全球微生物组研究计划的知名支持者。国际微生物组项目如人类微生物组计划（HMP），地球微生物组计划（EMP）和地铁微生物组联盟计划（Meta SUB）都正在使用及推荐QIAGEN的微生物组产品。

 

高达8X的DNA产量

 

 

图1. 250mg堆肥、粘土、表层土壤样本用各类试剂盒抽提产量的比较。核酸用荧光染料法（Qubit）进行定量。

 

更高效裂解革兰氏阳性菌

 

 

图2.  A  1.8ml白念珠菌分别用DNeasy PowerSoil Kit及DNeasy PowerSoil Pro Kit提取结果比较

B、C  250mg堆肥、粘土、表层土壤样本分别用DNeasy PowerSoil Kit及DNeasy PowerSoil Pro Kit提取结果比较

 

新一代IRT技术保证核酸提取质量

 

 

 

图3 各款试剂盒抽提250mg土壤样本DNA质量比较。A. DNeasy PowerSoil Pro KitA260/280比值最接近1.8  B.DNeasyPowerSoil Pro Kit A260/230比值最高

 

更真实反映样本中微生物多样性

 

 

 

图4. DNeasyPowerSoil Pro Kit帮助获得更高的细菌OTUs。图中结果由CLC Microbial Genomics Pro Suite分析获得

 

   

 

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继续助力全球微生物研究

 

QIAGEN一直不断努力提供更高性能与更简流程，为微生物组学研究提供从样本到数据解读的创新方案。同时，为了继续大力支持来自全球的科学家的微生物研究项目，QIAGEN第二届微生物组大奖评选也再次拉开序幕，2018 Microbiome Awards奖品总价值增加至100,000美元！此外，QIAGEN还专为博士研究生特别设立一个新奖项，来支持他们在微生物组学研究上的辛勤付出。

下面列出了这次大奖的部分奖品：

 

——微生物全基因组文库构建试剂盒 QIAseqFX DNA Library Kit

——DNeasy PowerSoil Pro Kit 或等价样本制备试剂盒

——QIAcube全自动核酸纯化仪

——UCP Multiplex PCR Kit微生物多重PCR扩增试剂盒

——QIAseq 16S/ITS Screening Panel微生物NGS测序 Panel

——CLC Microbial Genomics Pro Suite 2年网络版license

 

 

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