BSL1大肠杆菌CTAB基因组DNA提取:1.5 mL菌液的传统路线

限定非致病K-12实验室株,给出SDS/蛋白酶K裂解、高盐CTAB处理、有机抽提及异丙醇沉淀的完整操作。

01本篇适用条件

使用指导者提供的1.5 mL新鲜大肠杆菌K-12 MG1655液体培养物,OD600约1–2;同时处理1管不含细胞的TE提取空白。此处为革兰阴性BSL1实验室株的基因组DNA路线,不把它外推到酵母、革兰阳性菌或未知环境分离物。最终以100 μL TE重溶;供常规PCR和酶切教学,不保证长读长测序所需的超长片段。

02实验原理

SDS和蛋白酶K破坏膜及蛋白,高盐条件下CTAB有助于分离多糖等杂质,DNA保留于水相,随后以异丙醇沉淀。CTAB步骤必须同时考虑盐浓度,不能把旧页“8 μL CTAB”和未注明浓度的溶菌酶照抄为通用配方。本例不需另加溶菌酶;不把裂解后的混浊度当作DNA产量。

03安全与适用范围

穿实验服、护目镜并戴与SDS相容的手套;酚、氯仿均须由受训指导者在化学通风橱内带教,使用密封耐溶剂管,发生皮肤接触立即按本单位应急流程处理。含卤有机相、界面和污染枪头分别进入规定化学废物容器,不倒入水槽、不与漂白剂混合;乙醇及异丙醇远离火源。离心管和转子须适配所列×g,配平后运行,不把rpm直接视为×g。

04材料与仪器

  • 1.5 mL已鉴定K-12培养物、TE、10% SDS、20 mg/mL蛋白酶K、DNase-free 10 mg/mL RNase A。
  • 5 M NaCl,10% CTAB/0.7 M NaCl,pH8酚:氯仿:异戊醇25:24:1(PCI)、氯仿:异戊醇24:1,异丙醇,70%乙醇。
  • 2 mL耐溶剂管、宽口枪头、37°C及65°C温控装置、可达12000×g的离心机、DNA荧光定量设备、0.8%琼脂糖胶。

05配液与用量

配液/项目配方或每管量复核
TE 10 mL1 M Tris-HCl pH8.0 100 μL、0.5 M EDTA pH8.0 20 μL,水补至10 mL10 mM/1 mM
CTAB/NaCl 10 mLCTAB 1.00 g、5 M NaCl 1.40 mL,水补至10 mL;温热溶解10%质量/体积、0.7 M;冷却析出须温热至澄清
裂解体系TE 567 μL、10% SDS 30 μL、20 mg/mL蛋白酶K 3 μL总600 μL;SDS 0.5%,蛋白酶K 100 μg/mL
去RNA10 mg/mL RNase A 3 μL总603 μL,约49.8 μg/mL
高盐CTAB5 M NaCl 100 μL,再加CTAB/NaCl 80 μL总783 μL;NaCl约(500+56)/783=0.710 M;CTAB约1.02%
抽提PCI与783 μL水相等体积,再做等体积氯仿:异戊醇用2 mL管;回收水相量须实测
沉淀/洗/重溶异丙醇1V;70%乙醇1 mL;TE100 μL如水相600 μL,则异丙醇600 μL;不另加盐

06时间安排

阶段条件时间
收菌、重悬6000×g、室温10分钟
蛋白消化/去RNA37°C60+30分钟
CTAB与抽提65°C 10分钟,离心室温约35分钟
沉淀、洗涤和风干室温35–45分钟
重溶4°C过夜

07开始前的准备

先核对株名和培养物OD600,准备提取空白B与样本S,所有加量两管同步。CTAB试剂65°C温热至澄清再取样;检查2 mL管可容纳783+783=1566 μL抽提体系。温控管始终盖紧,不采用旧文“65°C打开盖子挥发乙醇”的建议。

08逐步操作

  1. 将1.5 mL K-12培养物置S管,6000×g离心5分钟,小心吸去培养基;B管从下一步开始同步加液。
  2. 向沉淀及B管各加567 μL TE,S充分重悬至无可见菌块;此时可温和吹打,裂解后改用宽口头。
  3. 各加30 μL 10% SDS和3 μL 20 mg/mL蛋白酶K,盖紧,缓慢颠倒10次。
  4. 37°C孵育60分钟,每15分钟轻颠倒一次,记录是否变清及黏稠;不涡旋已释放的基因组DNA。
  5. 各加3 μL RNase A,37°C继续30分钟;记录RNase是否为DNase-free。
  6. 各加100 μL 5 M NaCl,颠倒充分混匀,再加入80 μL已澄清CTAB/NaCl液。
  7. 盖紧,65°C孵育10分钟,取出冷却至室温。
  8. 在通风橱中各加入783 μL pH8 PCI,盖紧,缓慢颠倒约2分钟;不让液体接触管盖外侧。
  9. 12000×g、室温离心10分钟;将上层水相移入新管,避开界面,记录实得水相V。
  10. 按该V加入等体积氯仿:异戊醇,颠倒2分钟,12000×g室温离心10分钟;取上层水相记录最终V,仍混浊则重复该步。
  11. 加入1V室温异丙醇,轻颠倒至均一,室温放10分钟;12000×g离心15分钟。
  12. 标记沉淀所在外侧,缓慢吸去上清;沿对侧壁加入1 mL 70%乙醇,12000×g离心5分钟后吸尽洗液。
  13. 室温开盖风干5–10分钟至无可见液滴,加100 μL TE,轻弹管壁,4°C过夜重溶;不用65°C开盖蒸干。
  14. 用相同荧光法定量S和B,取约100 ng S做0.8%胶完整性检查,记录高分子量带、拖尾和空白;分装−20°C保存。

09结果判断与质控

S应有可定量DNA,B不应出现与S相当的DNA信号;胶中以高分子量DNA为主,无大量低分子RNA。产量随菌量变化,不承诺旧页3–5 μg。若下游PCR失败,先用稀释模板和已知可扩增DNA分辨抑制,不以A260/280单个比值认定纯度。

10实验记录模板

管号/株名OD600/菌液mLCTAB澄清/盐量水相V μL异丙醇1V μL重溶μLng/μL/总μg胶/空白
S/B待填100/80 μL待测待算100待测待填

11常见问题与排错

水相黏稠难移

用宽口枪头,减少剪切;不要增加菌量或强涡旋。界面过厚时重复抽提。

沉淀难溶

检查过度风干及CTAB/盐残留,延长4°C浸泡;不把未溶杂质算作DNA。

PCR受抑制

检查CTAB、盐及溶剂夹带,以1:10模板稀释和独立阳性对照定位;严重夹带须重新净化。

12参考资料

  • 用户提供《分子生物学实验手册 来源网络仅供参考》物理第6页:核对SDS、CTAB和沉淀历史路线;弃用8 μL CTAB和含糊蛋白酶K参数。
  • 昆士兰大学Australian Centre for Ecogenomics,Willner等,Comparison of DNA Extraction Methods for Microbial Community Profiling with an Application to Pediatric Bronchoalveolar Lavage Samples,PLoS ONE 2012,Methods/CTAB protocol:实际全文核对567 μL TE、30 μL10%SDS、3 μL20 mg/mL蛋白酶K、100 μL5 M盐及80 μL CTAB/NaCl;本文仅采用其化学配方交叉核对,样本限定K-12,不采用临床样本与取材。
  • Addgene,Purifying Plasmid DNA,查阅2026-11-02:核对水相/有机相、氯仿去酚及醇沉淀。本文另加RNase步骤、65°C10分钟、明确×g及旧页1倍异丙醇为限定教学设置;菌量和产率须实际质控。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。