Порівняння методів виділення ДНК з гербарних зразків рижію дрібноплідного (Camelina microcarpa Andrz. Ex Dc.)

  • В. Г. Сахарова Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а
  • Р. Я. Блюм Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а; ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Україна, 03022, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 2
  • А. М. Рабоконь Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0002-6249-1824
  • Я. В. Пірко Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0003-1887-5406
  • Я. Б. Блюм Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0001-7078-7548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v30.1457
Ключові слова: рижій дрібноплідний, Camelina microcarpa Andrz. ex DC., гербарні зразки, виділення ДНК

Анотація

Мета. Основною метою нашого дослідження було порівняння ефективності методів виділення ДНК з гербарних зразків рослини рижію дрібноплідного (Camelina microcarpa Andrz. ex DC.), їх подальша модифікація для збільшення виходу ДНК, а також визначення методу, який би забезпечував найкращий вихід виділеної ДНК. Методи. Були використані модифікації методу виділення ДНК за допомогою DNeasy Plant Mini Kit (QIAgen) та методу ЦТАБ. ПЛР проводили, використовуючи вироджені праймери для TBP-аналізу (Tubulin-Based Polymorphism). Амплікони розділяли за допомогою електрофорезу в поліакриламідному гелі з подальшою візуалізацією шляхом фарбування нітратом срібла. Результати. Проведено виділення ДНК з гербарних зразків C. microcarpa, представлених листками і насінням, за допомогою модифікованого методу ЦТАБ та чотирьох модифікацій методу з використанням DNeasy Plant Mini Kit (QIAgen). Висновки. Встановлено, що найефективнішою виявилася модифікація методу DNeasy Plant Mini Kit (QIAgen) з подовженням етапу лізису клітин. Нами було помічено, що на успішність виділення ДНК впливав не стільки вік гербарного зразка, скільки методи засушення та зберігання рослин у колекції.

Посилання

Brock J.R., Scott T., Lee A.Y., Mosyakin S.L., Olsen K.M. Interactions between genetics and environment shape Camelina seed oil composition. BMC Plant Biol. 2020. Vol. 20 (1). P. 1–15. doi: 10.1186/s12870-020-02641-8.

Brock J.R., Dönmez A.A., Beilstein M.A., Olsen K.M. Phylogenetics of Camelina Crantz. (Brassicaceae) and insights on the origin of gold-of-pleasure (Camelina sativa). Mol. Phylogenet. Evol. 2018. Vol. 127. P. 834–842. doi: 10.1016/j.ympev.2018.06.031.

Andreasen K., Manktelow M., Razafimandimbison S.G. Successful DNA amplification of a more than 200‐year‐old herbarium specimen: recovering genetic material from the Linnaean era. Taxon. 2009. Vol. 58 (3). P. 959–962. doi: 10.1002/tax.583023.

Telle S., Thines M. Amplification of cox2 (~ 620 bp) from 2 mg of up to 129 years old herbarium specimens, comparing 19 extraction methods and 15 polymerases. PLoS One. 2008. Vol. 3 (10). P. e3584. doi: 10.1371/journal.pone.0003584.

Staats M., Cuenca A., Richardson J. E., Vrielink-van Ginkel R., Petersen G., Seberg O., Bakker F.T. DNA damage in plant herbarium tissue. PLoS One. 2011. Vol. 6 (12). P. e28448. doi: 10.1371/journal.pone.0028448.

Srinivansan M., Sedmak D., Jewell S. Effect of fixatives and tissue processing on the content and integrity of nucleic acids. Am. J. Pathol. 2002. Vol. 161 (6). P. 1961–1971. doi: 10.1016/S0002-9440(10)64472-0.

Pääbo S., Poinar H., Serre D., Jaenicke-Despres V., Hebler J., et al. Genetic analyses from ancient DNA. Annu. Rev. Genet. 2004. Vol. 38. P. 645–679. doi: 10.1146/annurev.genet.37.110801.143214.

Stiller M., Green R.E., Ronan M., Simons J.F., Du L., et al. Patterns of nucleotide misincorporations during enzymatic amplifica-tion and direct largescale sequencing of ancient DNA. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2006. Vol. 103. P. 13578–13584. doi: 10.1073/pnas.0605327103.

Drábková L.Z. DNA extraction from herbarium specimens. In: Besse P. (ed.). Molecular Plant Taxonomy: Methods and Proto-cols. New York: Springer, 2014. [Methods in Molecular Biology series. Vol. 1115. P. 69–84. doi: 10.1007/978-1-62703-767-9_4.

Bardini M., Lee D., Donini P., Mariani A., Giani S., Toschi M., Lowe C., Breviario D. Tubulin-based polymorphism (TBP): a new tool, based on functionally relevant sequences, to assess genetic diversity in plant species. Genome. 2004. Vol. 47. P. 281–291.

Blume R.Y., Rabokon’ A.M., Postovoitova A.S., Demkovich A.Ye., Pirko Ya.V., Yemets A.I., Rakhmetov D.B., Blume Ya.B. Evaluating the diversity and breeding prospects of Ukrainian spring camelina genotypes. Cytol. Genet. 2020. Vol. 54 (5). P. 420–436.

Drábková L., Kirschner J., Vlček Č. Comparison of seven DNA extraction and amplification protocols in historical herbarium specimens of Juncaceae. Plant Mol. Biol. Rep. 2002. Vol. 20 (2). P. 161–175. doi: 10.1007/BF02799431.

Zviahin A.S. Extraction of DNA from herbarium leaves of Vitis vinifera L. Polythematic Network Electronic Sci. J. Kuban State Agr. Univ. 2010. Vol. (58). P. 436–447. [in Russian]

Lambertini C., Frydenberg J., Gustafsson M.H.G., Brix H. Herbarium specimens as a source of DNA for AFLP fingerprinting of Phragmites (Poaceae): possibilities and limitations. Plant Syst. Evol. 2008. Vol. 272 (1). P. 223–231. doi: 10.1007/s00606-007-0633-z.

Costa C.M., Roberts R.P. Techniques for improving the quality and quantity of DNA extracted from herbarium specimens. Phy-toneuron. 2014. Vol. 2014–2048. P. 1–8. Retrieved from: https://www.biodiversitylibrary.org/item/177125#page/1/mode/1up.

Marincek P., Wagner N.D., Tomasello S. Using herbarium samples for NGS methods – a methodological comparison. bioRxiv. 2021. doi: 10.1101/2021.08.26.457828.