Универсальный протокол экстракции РНК для наземных растений

РНК, нуклеиновая кислота, участвующая в синтезе белка, широко используется в генетических исследованиях для изучения паттернов экспрессии генов. Типы и количество РНК в организме указывают на то, какие гены активны, что даёт представление о генах, ответственных за определённые фенотипы.

Для изучения экспрессии генов доступно много инструментов, таких как секвенирование нового поколения и количественная ПЦР. Однако эти методы зависят от экстракции высококачественной РНК из организма, что может быть сложной задачей. По сравнению с геномной ДНК, РНК более хрупкая и склонна к деградации. Кроме того, многие растительные ткани содержат крахмал, волокна или вторичные метаболиты, которые препятствуют выделению РНК достаточного качества и/или количества.

Хотя разработано множество протоколов экстракции РНК, большинство из них специфичны для определённых растений, часто адаптированы для конкретных сельскохозяйственных культур или модельных организмов (например, Arabidopsis). Это ограничивает их применимость для немодельных видов растений, которые составляют подавляющее большинство растительного разнообразия.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали новый протокол экстракции РНК, который можно использовать для всех наземных растений, насчитывающих более 300 000 видов. Протокол доступен для бесплатного ознакомления в декабрьском выпуске журнала Applications in Plant Sciences.

По словам Челси Спект, доцента кафедры биологии растений и микробов в UC Berkeley и старшего автора исследования, этот протокол значительно облегчит РНК-исследования немодельных видов растений.

"Используя этот протокол, мы можем успешно экстрагировать РНК высокого выхода и качества из тканей любого типа у растений всего разнообразия наземных растений, включая ткани, которые механически трудно измельчать, богатые крахмалом или насыщенные вторичными соединениями."

Ведущий автор Роксана Йоктенг, Спект и их коллеги протестировали протокол на широком разнообразии видов наземных растений (один вид мха, три вида голосеменных и многочисленные виды покрытосеменных), а также на разных типах тканей (например, листья, цветы, шишки). Им удалось стабильно получать большие количества высококачественной РНК из протестированных образцов, что демонстрирует широкую применимость протокола.

Спект говорит, что эффективность протокола заключается в его гибкости; в нём есть множество шагов, которые можно легко модифицировать, чтобы учесть вариации в химическом составе и структуре растений.

"Вы можете точечно управлять процессом экстракции РНК и вносить небольшие изменения, которые работают для вас, независимо от того, в какой лаборатории вы находитесь или с каким растением работаете."

Протокол также включает дополнительный этап очистки в конце, который позволяет получать чистую, высококачественную РНК из проблемных образцов (например, богатых лигнином и/или вторичными метаболитами) без значительной потери количества РНК. Этот шаг является модификацией аналогичного метода, разработанного для очистки ДНК.

По словам Спект, новый протокол найдёт множество применений в генетических исследованиях растений. Исследования экспрессии генов с использованием обратной транскриптазной ПЦР, количественной ПЦР или РНК-секвенирования (профилирование транскриптома) могут использовать этот протокол для экстракции необходимой высококачественной РНК. Кроме того, исследователи могут использовать транскриптомы, полученные с помощью секвенирования нового поколения, для разработки зондов для целевого захвата последовательностей для филогенетических и филогеографических исследований.

Возможность использовать этот протокол для множества растений и типов тканей также облегчит сравнительный анализ транскриптомов в различных эволюционных линиях, что позволит исследовать множество интересных эволюционных вопросов. Раньше это было сложно, поскольку существующие протоколы, как правило, слишком специфичны для таксона или ткани для использования на множестве филогенетически далёких видов.