16SrDNA鉴定细菌的方法

1、16SrDNA鉴定细菌的方法细菌16SrDNA鉴定主要分为7个部分:1. 提取细菌基因组DNA,设计/选择引物进行PCR扩增，电泳检测纯度与大小。2. 琼脂糖凝胶电泳分离胶回收目的片段目的片段测序。3. BLAST比对获取相似片段。构建系统进化树试剂：1.1培养基：通常选择组分简单且细菌生长良好的培养基(培养基组分过于复杂会影响DNA勺提取效果，也可以在裂解细菌前用TE缓冲液对菌体进行洗涤。)。1. 1MTris-HCl(pH7.4,7.6,8.0)(1L):121.1gTris，加浓盐酸约(70ml,60ml,42ml)，高温高盐灭菌后，室温保存。冷却到室温后调pH,每升高1C,pH大约下降

2、0.03个单位。(Tris-HCl缓冲液(0.05mol/L,25C)50ml0.1mol/L三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶液与xml0.1mol/L盐酸混匀后，加水稀释至100ml。Tris缓冲液不仅被广泛用作核酸和蛋白质的溶剂，Tris也是蛋白质电泳缓冲液的主要成分之一)0.5MEDTA(pH8.0)(1L):186.1gNa2EDTA?2H2O用NaOH调pH至8.0约20g)，高温高压灭菌，室温保存。(配置方法称取186.1gNa2EDT?2H2O置于1L烧杯中。2.加入约800mL的去离子水，充分搅拌。1.4 3.用NaOH调节pH值值8.0(约20gNaOH。注意：pH值至8.0时

3、，EDTA才能溶解。4.加去离子水将溶液定容至1L。5.适虽分成小份后，高温高压灭菌。6.室温保存。)10XTEBuffer(缓冲液)(pH7.4,7.6,8.0)(1L):组分：100mMTris-HCl,10mMEDTA1MTris-HCl(pH7.4,7.6,8.0)取100ml,0.5MEDTA(pH8.0)取20ml。高温高压灭菌，室温保存。1XTEBuffer用10XTEBuffer稀释10倍即可。1.5 10%SDS(W/V:称10gSDS68E加热溶解，用浓盐酸调pH至7.2。室温保存。用之前在65E溶解。配置时要戴口罩。&5MNaCI:称292.2gNaCl，高温高压

4、灭菌，4C保存。7、CTAB/NaCI(10%CTAJB0.7MNaCl):溶解4.1gNaCl,加10gCTAB(十六烷基三甲基漠化铉)，加热搅拌。用之前在65E溶解。8、氯仿/异戊醇：按氯仿：异戊醇=24:1(V/V)的比例加入异戊醇。9、酚/氯仿/异戊醇(25:24:1):按苯酚与氯仿/异戊醇=1:1的比例混合Tris-HCl平衡苯酚与氯仿/异戊醇。10、TAE缓7中液：使用液1X:0.04mol/LTris-乙酸，0.001mol/LEDTA。浓储存液50X:242gTris,57.1ml冰醋酸，100ml0.5mol/LEDTA(pH8.0)。11、6X上样缓冲液(100ml):0.

5、25%漠酚蓝(BPB,40淞糖，10mmol/LEDTA(pH8.0)(0.2ml),4C保存。12、0.6%琼脂糖凝胶：称取0.3g琼脂糖用TAE溶液配置50ml。13、EB10mg/ml。称取1g漠化乙锭定容至100ml。棕色瓶室温避光保存。EB的工作浓度为0.5ug/ml。当配置50ml琼脂糖凝胶时加入EB为2.5ul。(因EB是剧毒物质，目前很多实验室用生物荧光染料替代，常用的有Gelred等)14、蛋白酶K:20mg/ml溶于水，-20°保存，反应浓度50ug/ml，反应缓冲液：0.01mol/LTris(pH7.8),0.005mol/LEDTA,5%SDS反应温度37-

6、56C无需预处理。15、RNaseA:10mg/ml。25mgRNaseA力口1MTris(pH7.5)25ul,2.5MNaCI15ul,无菌水2460ul,于100C加热15分钟，缓慢冷却至室温，分装成小份保存于-20G(为避免RNA的干扰，使用RNA酶降解基因组中的RNA)1.1细菌基因组DNA提取基本步骤：材料准备破碎细胞或胞膜一内容物释放、J核算分离、纯化沉淀或吸附核酸，并去除杂质核酸溶解在适虽缓冲液或水中基因组DNA提取所需仪器：高速冷冻离心机、恒温冰箱、移液器、水平电泳槽、紫外/荧光观测仪细菌基因组DNA提取方法综述细菌基因组DNA的提取方法主要有5种。不同的方法所选择的试剂会有

7、所不同1快速微虽提取法取1.5ml菌体培养物于一灭菌Ep管中，12000rpm离心1min,丢去上清夜，收集菌体。加入400ul裂解液(40mMTris-醋酸，20mM醋酸钠，1mMEDTA,1%SDS,pH7-8混匀，置于37C水浴1hr。然后加入200ul5mol/L的氯化钠溶液，混匀后于13000rpm离心15min。取上清液，用苯酚抽提2次，氯仿抽提1次。加两倍体积无水乙醇，1/10体积醋酸钾(3M,pH8.0),-20度保存1小时后，13000rpm离心15min,弃上清液，沉淀用70%L醇洗2次；置于室温干燥后，溶于50ulTE溶液中，置4C保存备用。2蛋白酶/SDS法制备用10m

8、l含适当抗生素的GBMS夜培养Delftiasp.4000rpm离心10min收集菌体，用WashingTE(50mmol/LTris-HCIpH8.0,10mmol/LEDTApH8.0)洗菌体2次。将菌体充分悬浮在5ml1xTE缓冲液中，先后加入0.5ml5mg/L的蛋白酶、0.5ml10%SDS，轻轻混匀后50T放置3h-5h。用等体积的Tris饱和苯酚抽提2次，苯酚/氯仿/异戊醇抽提一次，氯仿抽提一次。(取上清液。乙醇沉淀DNA用自动移液器吸管头将絮状DNA沉淀块吸附到Ep管中，70%L醇洗2次，干燥后溶于适当1XTE或ddHO中。3细菌培养：细菌接种于5ml液体培养基中，37

9、6;C摇床(300rpm)培养过液。细菌收集：取1ml培养物于1.5mlEP管中，室温8000rpm离心5min,弃上清，沉淀里新悬浮于1mlTE(pH8.0)中(用ddHO也行)。菌体裂解：加入6Pl50mg/ml的溶菌酶，37C作用2h。再加2mol/LNaCI50Pl,10%SDS10yl,20mg/ml的蛋白酶K3Pl,50C作用3h或37C过夜。(此时菌液应为透明粘稠液体)。抽提：菌液均分到两个1.5mlEP管，加等体积的酚：氯仿：异戊醇(25:24:1),混匀，室温放置5-10min。12000rpm离心10min。抽提两次。(上清很粘稠，吸取时应小心，最好枪头尖应剪去)。沉淀:加

10、0.6倍体积的异丙醇，混匀，室温放置10min。12000rpm离心10。洗涤：沉淀用75%勺乙醇洗涤。抽(凉)干后，溶于50PlddH2O中，取2-5Pl电泳。作PCR棋板用。5CTAB/NaCl裂解法接两环菌(0.75ml甘油管菌液)于25mlLB培养基中，37G200r/min培养24h。取1.5ml菌液于1.5mlEppendof离心管中,8000r/min离心5分钟，弃去上清。加入1.5mlTE离心洗涤后，用567ulTE溶解菌体，混匀。加入30Pl10%SDS和3ul20mg/ml的蛋白酶K(100ug/ml)，混匀，于37C温育1h。加入100Pl5mol/LNaCl,充分混匀，

11、再加入80PlCTAB/NaCl,混匀,65C温育10分钟。加入等体积的氯仿/异戊醇(24:1)(0.8ml),混匀,12000r/min离心5分钟，保留上清。上清中加入等体积的酚：氯仿：异戊醇(25:24:1)(0.8ml),混匀,12000r/min离心5分钟,保留上清。加入0.6倍的异丙醇(0.48ml),轻轻混合直到DNA沉淀下来(0.5h),12000r/min离心15分钟，收集DNA沉淀，用75%乙醇(1ml)12000r/min离心5分钟洗涤DNA沉淀，真空干燥0.5h。用50ul双蒸水溶解DNA,加入终浓度为20Pg/mIRNaseA,4C保存。用0.6%琼脂糖凝胶电泳鉴定提取

12、的DNA,每孔点样6Pl(4Pl样品+2PIloadingbuffer),80V,电泳1.5小时。设计选择引物进行16SrDNA的PCRT增一般细菌鉴定选择通用引物，最常用的通用引物为27F/1492R。27F:5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'1492R5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3'2.1实验原理2.1.1PCR多聚酶链式反应(polymerasechainreaction)简称PCF术，是80年代中期发展起来的一种体外扩增特异DNM段的技术。此法操作简便，可在短时间内在试管中获得数百万个特异的目的DN海列的拷贝,PC敏术

13、虽然问世仅数年时间，但它已迅速渗透到分子生物学的各个领域，引起了生物技术发展的一次革命，目前它在分子克隆，目的基础检测，遗传病的基因诊断，法医学，考古学等方面得到了广泛的应用。PCFK术实际上是模拟体内DNA合成过程，是在模板DNA引物和4种脱氧核甘酸存在的条件下依赖于DN麻合酶的酶促合反应,PC或术的特异性取决于引物和模板DNA结合的特异性。反应分三步：变性(denaturation);退火(annealing);延伸(extension)，反应过程见图。PCR(PolymeraseChainReaction)的原理I2l.216SrDNA的核酸序列分析16SrDAN是编码原核生物核糖体小亚

14、基rRNA(16SrRNA的基因，是细菌分类学研究中最常用、最有用的“分子钟”16SrRNA的序列高度保守，可精确指示细菌之间的亲缘关系，16SrRNA的大小为1500bp左右，所含信息能反映生物界进化关系，易操作，适用于各级分类单元。目前常用的是建立在PCR技术基础上的16SrRNA基因的直接测序法，方便快捷。较之23SrDNA等看家基因而异，它具有分子大小适中，突变率小等优点，素有“细菌化石”之称。其序列包含10个可变区(variableregion)和与之相同的11个恒定区(constantregion),Eucaryara匮prHflnon-huriutbKtariaBacteria可

15、变区因细菌而异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关。US1£1235Step1:DNA热变性；Step2:引物退火；Step3:引物延伸22PCR反应标准体系DNA模板引物反应缓冲液dNTPddH20耐热聚合酶PCR反应体系各组分的作用和使用量及反应条件DNA莫板：反应中DNA在50ng?200ng左右。且DNA屯度较高，以增加反应特异性。dNTP:反应体系中达100PM?200PMMg2+Mg2+是Taq酶的辅基浓度在2.0mM左右，浓度太低Taq酶活力降低；太高反应特异性降低。引物：根据目的基因两侧特定序列设计。弓I物约20碱基左右；G+C含量在40%一70%之间；弓I物内部不能

16、有回该序列；引物3'端不能互补。Taq酶：它是从嗜热杆菌中提取的耐热性DN碌合酶，在95C时30分钟还有50%活力。变性温度：在93?95C之间使模板充分变性。复性温度：55C左右，此温度选择是根据模板和引物配对结合强弱而定，它是反应特异性的决定因素。延伸温度：70?72C左右，为Taq酶最适反应温度。2.2.2材料设备及试剂设备：eppendof管、微量取液器、台式高速离心机、电泳仪、电泳槽、凝胶成像系统、PCR仪试剂：16SrDNA引物、细菌基因组DNATaqPlus、dNTRPCR冲液、琼脂糖、TAE电极缓冲液、LamdarDNA/Hind川、染色液、加样缓冲液2.2.3操作步骤

17、PCR反应依次混匀下列试剂5Pl10XPCR反应缓冲液Pl4种dNTPPl上游引物（引物1）2Pl下游引物（引物2）1Pl模板DNA0.5PlTaqDNA聚合酶38.5PlH2O混匀后离心5秒。扩增：用94C变性3分钟，94C变隹1分钟，61C退火1分钟，72C延伸1分钟，循环30轮，进行PCR最后一轮循环结束后，于72C下最后延伸5-10分钟，使反应产物扩增充分。电泳检测：1%琼脂糖凝胶电泳，分析PCR产物电泳结果。用试剂盒做琼脂糖凝胶电泳分离和胶回收目的片段用TaKaRaDNA纯化试剂盒对PCR扩增产物纯化纯化后的目的片断送到测序公司测序也可以直接将电泳检测后的PCR产物送到测序公司，让公

18、司对产物进行纯化和测序5.BLAST比对获取相似片段。将测序得到的16SrDNA序列在NCBI上进行blast比对，选择与比对序列相似度高的菌株。6.构建系统进化树将选择的序列与测序序列用DNAStar软件的MegAlign构建菌株系统进化树。如果要测16SrDNA的全序列长度则需要对PCR产物做T-A克隆。T-A克隆步骤：PCR口连接转化鉴定T-A克隆需要在PCR产物末端加A尾巴有些PCR聚合酶可以在产物末端加A尾巴，但并不是所有的聚合酶会加A尾巴，所以在克隆之前最好搞清楚使用的酶到底是否加A,否则克隆出来的白班太少，又要讨论很久。具有3'到5'外切酶活性的高保真酶就不会产生

19、A尾巴。产物末端加A步骤：用高保真酶扩增完之后，在反应管中加入0.7-1unit的Tap聚合酶。无需更换buffer期中的dATP已经够用。在72孵育8-10min。立即进行纯化，沉淀、跑胶、或用纯化试剂盒。这一点相当重要，否则高保真聚合酶会将A尾巴或T载体上的T尾巴切掉。1.2将加A尾巴的PCR产物与T载体连接常用的T载体有Invitrogen的T载体；Promege的pGEM-T和TaKaRa的pMD18-T。1.3将载体与目的片断的连接产物转化到大肠杆菌感受态细胞中进行液体摇床培养，涂平板进行蓝白斑挑选1.4对挑选的菌落提质粒，电泳检测大小，对正确的阳性克隆的质粒进行酶切目的片断回收。目

20、前对于T-A克隆技可以通过T-A克隆试剂盒来完成。细菌16SrDNA鉴定是应注意的问题和常见问题1细胞裂解注意事项1.1材料应适量，过多会影响裂解，导致DNA量少，纯度低1.2选择适当的裂解处理方式1.3高温温浴室定时轻柔震荡2核酸分离纯化2.1采用吸附材料吸附的方式分离DNA时，应提供相应的缓冲体系。2.2采用有机（酚/氯仿）抽提时应充分混匀，但动作要轻柔。2.3离心分离两相时，应保证一定的转速和时间。2.4针对不同材料的特点，在提取过程中辅以相应的去杂质的方法。3核酸沉淀、溶解3.1当沉淀的时间有限时，用预冷的乙醇或异丙醇沉淀，沉淀会更充分。3.2沉淀是加入1/10体积的NaAc（PH5.

21、2,3M）,有利于充分沉淀。3.3沉淀后应用70%勺乙醇洗涤，以除去盐离子等。3.4晾干DNA让乙醇充分挥发。3.5若长期储存建议用TE缓冲液溶解，TE中的EDTA能螯合Mg2碱Mn2八离子，抑制DNase,TE缓冲液PH8.0可以防止DNA发生酸解。4.1 DNA样品不纯，抑制后续酶解和PCR反应DNA中含有蛋白，多糖，多酚类杂质：应重新纯化DNA去除杂质。4.2 DNA在溶解前有酒精残留，酒精抑制后续酶解反应：应重新沉淀DNA让酒精充分挥发。4.3 DNA中残留有金属离子：应增加70%乙醇的洗涤次数（2-3次）。DNA提取量少5.1实验材料不佳或量少：应尽量选择新鲜的材料。5.2破壁或裂解不充分：GH菌裂解前应先用生物酶或机械方式破壁；高温裂解时，时间适当延长5.3沉淀不完全：低温沉淀，延长沉淀时间；加辅助物促进沉淀。5.4洗涤DNA寸丢失：洗涤时最好用枪头将洗涤液吸出，勿倾倒。DNA降解6.1未很好的抑制内源核酸酶的活性：可增加裂解液中螯合剂的含量。6.2