基于PCR DGGE的小鼠肠道菌群基因组提取方法的建立

通过比较4种小鼠粪便细菌总DNA提取方法对基于PCR-DGGE检测的肠道菌群多样性分析的影响,旨在建立适于PCR—DGGE的小鼠肠道微生物宏基因组提取的稳定、经济、快捷的方法。采用SDS裂解法、某国产市售粪便DNA提取试剂盒、改进的化学裂解法、改进的溶菌酶法4种方法提取小鼠粪便细菌总DNA,通过琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法、细菌16S rRNAV3区PCR扩增结合DGGE对提取结果进行比较分析。SDS裂解法和国产市售试剂盒2种方法提取粪便细菌总DNA均未得到理想结果,另2种方法均能够检测到粪便中20种左右的细菌。改进的化学裂解法和改进的溶菌酶提取法的建立为基于PCR—DGGE进行肠道菌群结构的定量及定性分析提供了可靠的前提基础和实验保障。     

快速提取肠道微生物基因组DNA的方法

目的:肠道微生物的研究日益成为热点,如何获取高质量、较完整的肠道菌群基因组DNA是肠道微生物研究中的关键。本文通过对酚/氯仿法提取总DNA过程进行考察和优化,建立一种简便酚/氯仿抽提法。方法:考察和优化酚/氯仿法提取总DNA的过程,并根据DNA产量、纯度以及ERIC-PCR及16S rNDA-RFLP所反映的微生物群落结构特性的指标,并与QIAamp?DNA Stool Mini Kit提取的进行比较,评价了所建立的快速提取方法。结果:用简便酚/氯仿法得到基本完整的基因组DNA,ERIC-PCR和16S rDNA-RFLP结果与QIAamp?DNA Stool Mini Kit法基本相同。结论:该方法快速并成本低,适合肠道微生物研究中总DNA提取,尤其适合处理大批量的样品。     

两种提取肠道微生物总DNA方法的比较

目的比较肠道微生物总DNA两种提取方法的优缺点。方法采用苯酚-氯仿抽提法和试剂盒法提取肠道微生物总DNA,比较其作为模板扩增细菌16S DNA的优缺点。结果两种方法提取的细菌DNA均能用于后续PCR扩增的模板。酚-氯仿抽提法经济可靠,但提取的DNA量及纯度较低试;剂盒法提取方便,操作简单,质量稳定,易标准化,但成本高。结论两种方法各具优缺点,应根据实验室条件和实验要求进行选择。     

一种适于微生物多样性分析的青贮饲料总DNA的提取方法

目的:提出一种适于微生物多样性分析的青贮饲料中微生物总DNA的提取方法,并评价其效果.方法:间接法抽提样本的总DNA,通过琼脂糖电泳、紫外吸收及PCR分析DNA质量,DGGE评价提取效果,用PCR扩增目的菌株的特定片段来检测提取方法的灵敏度.结果:两个样本DNA的A260/A280值分别为1.99和1.93,A260/,A230值分别为2.19和1.90,提取的DNA不需纯化便可直接用于16S rRNA基因的扩增,提取方法灵敏度为3cfu/g,DGGE结果表明提取方法可以涵盖样品中的所有微生物.结论:提取的DNA纯度较高,可直接用于下游分子操作,提取方法灵敏度较高,能全面反映样品中的微生物原貌,可用于免培养法研究青贮饲料中的微生物菌群组成.     

小鼠胚胎胃肠道细菌基因组DNA提取方法比较

目的:筛选能均衡地提取小鼠胚胎胃肠道微生物区系各种细菌总DNA的方法.方法:分别采用反复冻融法、CTAB -SDS法、柱式基因组DNA提取试剂盒法提取小鼠胚胎胃肠道细菌基因组DNA,对其进行琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度计测定、PCR扩增等质量检测.结果:CTAB -SDS方法提取的基因组DNA纯度较高,OD260/OD280平均值最高,为1.845,电泳条带清晰,能满足下游的PCR扩增等分子操作.结论:确定CTAB -SDS方法为提取小鼠胚胎胃肠道细菌基因组DNA的最佳方法,为研究不同种动物胚胎的肠道菌群的结构和多样性奠定了基础.     

三种粪便总DNA提取方法的比较

目的比较不同粪便总DNA提取方法对肠道菌群多样性研究的影响。方法采用Bead beating法、化学裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit提取同一份人粪便样品的总DNA,对比3种方法的DNA得率和16S rRNA基因V3区的变性梯度凝胶电泳（DGGE）图谱。结果Bead beating法的DNA得率约是其他2种方法的2倍;3种方法得到的DGGE图谱的Dice相似性为60％～70％,2条优势条带只出现在Bead beating法图谱中。在2～5min的Bead beating法击打时间里,DNA得率随击打时间的延长有一定的增加,但DGGE图谱无显著变化。结论不同的DNA提取方法会影响菌群的多样性分析。比较其他2种方法,Bead beating的裂解效率更高,能够检测到更多种类的细菌,更合适肠道菌群组成的分子研究。     

四种小鼠肠道微生物DNA提取方法比较

采用异硫氰酸胍(guandine thiocyanate,GITC)法、Tiangen DNA提取试剂盒、Omega DNA提取试剂盒和广泛应用的十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammonium bromide,CTAB)法提取小鼠粪便微生物总DNA,通过比较所提取DNA的浓度和纯度,发现粪便DNA提取试剂盒提取的DNA纯度最高但浓度最低;CTAB法所得的DNA浓度最高但纯度最低;GITC法所得DNA的浓度高于粪便DNA提取试剂盒,纯度高于CTAB法。通过变性梯度凝胶电泳(16S r DNA-PCR-DGGE)指纹图谱分析技术进一步比较了各种提取方法所代表微生物群落的丰富度和多样性。结果表明,GITC法提取得到的DNA所代表细菌的丰富度和多样性显著高于其他3种方法。本实验所建立的GITC法可更全面地反映肠道微生物的多样性和群落结构,是一种较为理想的粪便微生物DNA提取方法。     

风沙土微生物总DNA不同提取和纯化方法比较

为筛选和建立风沙土中总DNA的提取和纯化方法,选取了5种直接提取法、1种间接提取法和2种纯化法分别对风沙土中总DNA进行了提取和纯化,并对其质量和产量进行了比较.结果表明：6种方法均可从风沙土中提取到大小为23 kb左右的总DNA,其中改进后的高盐提取法（用40%聚乙二醇8000和4 mol·L^-1 NaCl沉淀DNA）效果最好,纯化后总DNA的纯度最高,可进行16S rDNA的PCR扩增,且产量仅稍低于试剂盒提取法;电泳加柱回收纯化法的纯化效果较好,经该方法纯化后的总DNA大部分可进行PCR扩增,可满足后续分子操作对DNA纯度的要求.     

三种土壤微生物总DNA提取方法的比较

本文对3种常用的土壤微生物总DNA提取方法Martin法、高盐改进法及试剂盒法进行了比较,并通过DNA得率、纯度及16S rDNA V3可变区的PCR扩增结合DGGE法(denaturing gradient gel electrophoresis),分别对3种方法进行评价.结果表明,3种方法提取的DNA均能满足土壤微生物多样性分析的要求.其中试剂盒方法操作简单,提取的DNA质量较高,但DNA得率较低且成本昂贵.Martin法和高盐改进法用时较长,DNA得率较高,纯度较低,但对后续PCR扩增和DGGE分析没有明显影响,且成本低廉.     

一种基于PCR分析多样性的小鼠肠道微生物宏基因组提取方法

目的建立一种基于PCR分析分子多样性的小鼠肠道菌群宏基因组提取方法。方法比较、综合国内外小鼠肠道菌群宏基因组的提取方法后建立一种新方法,小鼠肠道内容物经丙酮洗涤,差速离心,溶菌酶、SDS裂解,CTAB处理,酚／氯仿抽提后可得到高质量的DNA,通过紫外分光光度计、琼脂糖凝胶电泳、细菌通用引物PCR和扩增核糖体限制性酶切片段分析（ARDRA）等检测该方法的实用性。结果该方法获得的小鼠肠道菌群宏基因组DNA大小在23kb左右,A260／A280在1．8—2．0,经细菌通用引物PCR后能得到适用于ARDRA的目的产物。结论该方法经济适用性较强,具备一定的应用价值。     

健康儿童与轮状病毒感染儿童肠道菌群结构的比较研究

目的比较分析轮状病毒感染个体与健康个体肠道菌群结构的差异。方法采集11例轮状病毒感染个体及6例健康个体的粪便样品,提取粪便样品中细菌的混合DNA,先通过ERIC-PCR结合分子杂交的技术分析两组个体之间肠道微生物组成的相似性;再扩增粪便样品中菌群的16SrRNA基因,利用PCR—TGGE技术分析肠道菌群的组成情况。结果轮状病毒感染个体与健康个体相比,肠道菌群中GC含量较低的菌明显减少,同时肠道菌群有宿主专一性。结论轮状病毒感染会导致儿童肠道内菌群结构失调。     

口虾蛄肠道细菌种群多样性的分子分析

目的探讨口虾蛄肠道细菌种群的多样性。方法通过不依赖于分离培养的分子生物学分析方法,以直接提取虾蛄肠道细菌的总DNA为模板经过PCR扩增16S DNA,然后经与T载体连接建立质粒文库。用限制性内切酶(BsuRⅠ和Hin6Ⅰ)对阳性克隆的PCR扩增产物进行限制性酶切片段长度多态性(RFLP)分析,选取有代表性的克隆进行测序。结果16S DNA序列通过CLUSTALX进行多序列比对及NCBI数据库中的BLAST分析后发现口虾蛄肠道细菌主要分成4类:未培养细菌,未培养支原体科细菌,未培养δ变形菌和马特斯支原体。结论口虾蛄肠道细菌种类较为简单,且多为未培养的细菌。     

健康儿童与发育不佳儿童肠道菌群结构的比较研究

目的对健康儿童与发育不佳(FTT)儿童肠道中微生物区系的ERIC-PCR指纹图谱异同进行研究。方法根据美国疾病预防控制中心(CDC)对儿童生长发育的评价指标对某幼儿园200例4～6岁儿童进行评价,筛选出16例健康儿童和13例FTT儿童,每周1次连续3周跟踪取样,提取粪便样品中细菌总DNA,获得其ERIC-PCR指纹图谱,再将其中一个样品的ERIC-PCR产物作为混合探针通过杂交对指纹图谱上DNA条带序列的异同进一步比较。结果同一个体的肠道菌群结构在取样期间稳定性较好;虽然健康儿童间的肠道菌群结构也有一定差异,但它们却有着共同的结构特征;而健康儿童与FTT儿童的肠道菌群结构差异较大。结论儿童发育状况与肠道菌群结构有一定的关系。     

Comparison of DNA extraction methods for human gut microbial community profiling

The human gut harbors a vast range of microbes that have significant impact on health and disease. Therefore, gut microbiome profiling holds promise for use in early diagnosis and precision medicine development. Accurate profiling of the highly complex gut microbiome requires DNA extraction methods that provide sufficient coverage of the original community as well as adequate quality and quantity. We tested nine different DNA extraction methods using three commercial kits (TianLong Stool DNA/RNA Extraction Kit (TS), QIAamp DNA Stool Mini Kit (QS), and QIAamp PowerFecal DNA Kit (QP)) with or without additional bead-beating step using manual or automated methods and compared them in terms of DNA extraction ability from human fecal sample. All methods produced DNA in sufficient concentration and quality for use in sequencing, and the samples were clustered according to the DNA extraction method. Inclusion of bead-beating step especially resulted in higher degrees of microbial diversity and had the greatest effect on gut microbiome composition. Among the samples subjected to bead-beating method, TS kit samples were more similar to QP kit samples than QS kit samples. Our results emphasize the importance of mechanical disruption step for a more comprehensive profiling of the human gut microbiome.     

沼气池污泥微生物总DNA提取方法的比较

沼气发酵系统是一个复杂的生态系统,其污泥微生物超过99%是不可培养的。为了优化沼气池纤维素的转化效率、沼气的产率和开展污泥微生物多样性研究,本研究采用化学裂解法、溶菌酶裂解法和QIAampDNA Stool Mini Kit提取了沼气池污泥样品中微生物的总DNA,对三种方法的DNA得率、纯度、大片段提取效果以及是否含有PCR反应抑制剂进行了研究,最后对16S rRNA基因V3区的扩增产物进行了PCR变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析。与化学裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit法相比,溶菌酶裂解法得到的DNA量大、片段长、片段分布广、PCR扩增效率高;同时PCR-DGGE图谱显示,溶菌酶裂解法可更好地展示沼气池污泥中微生物的多样性。该结果为进一步提高沼气池中纤维素的转化效率和沼气生产优势菌种的质和量打下了一定的前期基础。     

基于ERIC-PCR技术研究酪蛋白糖巨肽对小鼠肠道菌群结构的影响

目的了解酪蛋白糖巨肽(CGMP)对小鼠肠道中微生物群落结构及其动态变化的影响。方法采用ER IC-PCR技术分析鉴定在灌胃小鼠CGMP期间其肠道菌群结构的变化情况。在实验的第0、3、5、7、10、15和21天(灌胃停止后1周)分别提取对照组和CGMP组小鼠粪便总DNA,以此为模板进行PCR反应,获得肠道微生物群落的ER IC-PCR指纹图谱。结果小鼠个体在一段时间内微生物群落演替不明显,群落相似性较高。对照组小鼠肠道菌群多样性指数范围为1.75±0.06,CGMP组多样性指数范围为1.89±0.04,二者之间差异有统计学意义。结论小鼠肠道内的微生物群落非常丰富,普遍存在共有的优势菌群,且优势菌群的群落结构较为稳定;CGMP能够显著增加小鼠肠道菌群的多样性;聚类分析结果显示:对照组小鼠个体在不同时间的肠道菌群结构相似性较高,且ER IC-PCR指纹图谱没有明显的规律;CGMP组小鼠个体的ER IC-PCR指纹图谱被明显地分成2个亚族,说明小鼠灌胃CGMP 3~5 d后,其肠道菌群的群落结构开始发生明显变化。     

Orthogonal array design in optimizing ERIC-PCR system for fingerprinting rat's intestinal microflora

AIMS: The aim of the present study was to rapidly optimize enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC)-PCR amplification systems for fingerprinting rat's intestinal microflora. METHODS AND RESULTS: Orthogonal array design and statistic analysis methods were attempted to rapidly optimize ERIC-PCR reaction system for fingerprinting intestinal microflora. The results showed that variations of the four factors (Mg(2+), dNTP, primer and HotstarTaq polymerase concentrations) changed the fingerprinting patterns significantly. The order of effects of those factors on fingerprinting patterns was primers (F = 274.000, P = 0.000), Hotstar Taq polymerase (F = 197.000, P = 0.001), Mg(2+) (F = 181.000, P = 0.001) and dNTP (F = 27.000, P = 0.011). The optimal ERIC-PCR condition was containing 200 micromol l(-1) dNTP, 2.5 mmol l(-1) Mg(2+), 0.4 micromol l(-1) primer, 1 U HotstarTaq DNA polymerase namely 25 microl reaction system, which is proved to be a simple, fast and reliable method suitable for fingerprinting rat's intestinal microflora. CONCLUSIONS: The results suggest that Mg(2+), dNTP, primer and HotstarTaq polymerase concentrations play important roles on ERIC-PCR fingerprinting patterns. Orthogonal array design is a considerable method to optimize ERIC-PCR reaction system for its rapidness, simplicity, potential to investigate mutual effects of parameters. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: It is the first report on optimization of ERIC-PCR amplification systems for fingerprinting intestinal microflora using orthogonal array design or statistic analysis methods and systematically observing the effects of variables of reaction conditions.