一种高效改良 CTAB 法：大幅提升蜡梅等植物 DNA 提取效率并降低成本

在植物分子生物学研究中，DNA 提取至关重要。传统十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）法提取蜡梅（Chimonanthus praecox）DNA 耗时费力。研究人员优化该方法，简化操作步骤。结果表明新方法可快速高效提取高质量 DNA，减少样本和液氮消耗，对植物研究意义重大。

　　在植物研究的奇妙世界里，DNA 就像一把神奇的钥匙，能够解锁众多关于植物遗传、进化等的奥秘。而 DNA 提取技术，便是获取这把钥匙的关键手段。目前，随着 “下一代” 或 “高通量” 测序技术的广泛应用，植物研究对 DNA 提取的需求日益增长，快速、高质量的 DNA 提取成为众多研究的必备条件。

在众多 DNA 提取方法中，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）法因其成本低、适用范围广、DNA 产量和质量高等优点，成为植物 DNA 提取的常用方法。然而，传统的 CTAB 法存在诸多问题。比如，在提取蜡梅 DNA 时，该方法操作繁琐、耗时费力，整个过程需要 3 - 4 小时，且实验步骤中的样本预处理需要大量液氮，人工研磨不仅增加劳动强度，还容易导致样本损失或污染。此外，所用试剂毒性大，长时间接触会对人体健康造成危害，这些问题严重阻碍了大规模 DNA 提取工作的开展。

为了解决这些难题，西南大学园艺园林学院、重庆花卉工程研究中心等机构的研究人员开展了一项旨在优化 CTAB 法提取蜡梅及其他植物 DNA 的研究。研究人员通过对比分析 CTAB 法中不同步骤对蜡梅叶片 DNA 提取质量和浓度的影响，优化实验方案，并验证简化后方法在不同植物组织和物种中的适用性。最终，研究人员成功简化了 CTAB 法，新方法在提取蜡梅及部分其他植物 DNA 时展现出显著优势。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为植物研究领域带来了新的突破。

在这项研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先是植物材料预处理技术，将传统的研磨方式改为用冷冻移液器头在离心管内直接粉碎样本，减少样本损失和液氮消耗。其次，运用四因素三水平正交实验设计，对比不同水浴时间、提取次数、沉淀温度和沉淀时间对 DNA 提取效率的影响。最后，使用 Nanodrop2000 分光光度计测量 DNA 浓度和纯度，通过 1% 琼脂糖凝胶电泳和 PCR 扩增评估 DNA 质量。

研究结果：

1. 不同方法提取的 DNA 质量和浓度：研究设计了九种实验方案对比不同因素对 DNA 提取效率的影响。结果显示，所有方法提取的 DNA 在 1% 凝胶上均呈现清晰明亮的单一条带，DNA 浓度在 215.22 - 397 ng/μL 之间，且均能成功进行 PCR 扩增，表明提取的 DNA 质量较高。其中，方法 7、8、9 提取的 DNA 浓度高于 300 ng/μL，方法 8 提取的 DNA 浓度最高。方法 1 总时长最短，仅需 30 分钟。通过范围分析可知，水浴时间对蜡梅叶片 DNA 提取效果影响最大，其次是提取频率、沉淀时间和沉淀温度。
2. 不同步骤对 DNA 提取效率的影响：水浴时间和提取频率显著影响 DNA 浓度，随着水浴时间延长，DNA 浓度逐渐升高；提取三次的 DNA 浓度显著低于提取一、两次的浓度，且一、两次提取之间无显著差异。沉淀温度和时间对 DNA 浓度影响不显著，但较低温度和较长沉淀时间倾向于产生更高的 DNA 浓度。
3. 不同植物材料的 DNA 提取凝胶电泳结果：选择方法 1 对不同植物材料进行 DNA 提取，结果显示，蜡梅不同组织、蜡梅科其他物种以及其他科植物的 DNA 提取效果存在差异。蜡梅根、老茎和亮叶蜡梅的 DNA 条带较暗，而蜡梅老叶、柳叶蜡梅、烟草和毛白杨的 DNA 条带非常明亮。
4. 不同植物材料的 DNA 浓度：简化 CTAB 法提取的蜡梅不同组织 DNA 浓度差异显著，根和茎的 DNA 浓度较低，叶和花瓣的浓度较高。蜡梅科不同属植物叶片 DNA 浓度，蜡梅属均超过 200 ng/μL，夏蜡梅属除佛罗里达夏蜡梅外均低于 200 ng/μL。其他科植物中，烟草的 DNA 浓度最高，拟南芥最低。不同植物材料 DNA 的 A_260/280和 A_260/230比值也存在差异。

研究结论和讨论：
研究成功简化了蜡梅的 CTAB DNA 提取方案，该方案同样适用于其他蜡梅属植物和部分其他科植物。与传统方法相比，新方法仅需 25 mg 样本，1 小时内即可从蜡梅叶片中提取高质量 DNA，样本用量减少 75%，液氮用量减少 90%，总提取时间缩短 77.14%。这一简化方案能够快速高效地从少量样本中提取 DNA，降低了处理时间和成本，提高了蜡梅及其他植物 DNA 提取效率。对于涉及大规模 DNA 提取的实验，如遗传多样性研究、分子标记开发、遗传图谱构建、指纹分析和转基因鉴定等，具有重要的实用价值。

此外，研究还发现不同植物物种由于次生代谢物组成不同，单一的 CTAB 方案难以普遍适用。该简化方案对蜡梅属、烟草、毛白杨和布朗百合叶片的 DNA 提取效果较好，但对夏蜡梅属植物的 DNA 纯度提取效果一般。不过，总体而言，这一优化后的方法在植物 DNA 提取领域迈出了重要一步，为后续相关研究提供了更高效、更经济的技术手段，推动了植物分子生物学研究的发展。**<