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水稻根系微生物组研究中的样本种植、取样和16S rRNA 基因扩增子文库制备方法

Planting, Sample Collection and Library Preparation of 16S rRNA Gene Amplicon Sequencing for Rice Root Microbiomes

徐 徐浩然*
张 张婧赢*
郭 郭晓璇
曲 曲宝原
刘永鑫 刘永鑫
白 白洋

*Contributed equally to this work 发表时间: 2021年04月27日 DOI: 10.21769/BioProtoc.2003697 浏览次数: 4621

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微生物组实验手册：架起各领域通向微生物组世界的桥梁
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摘要:自然土壤中生长的植物根系富集了种类繁多的微生物，这些微生物在植物根、根际组成了根系微生物组并在植物营养吸收 (Zhang et al., 2019) 和抵抗疾病 (Paloma et al., 2018) 等方面发挥着重要功能。本文以水稻为例，从水稻田间种植、根与根际土样本的采集、16S核糖体RNA (rRNA) 基因扩增子文库构建等方面介绍了根系微生物组样本的获得与检测方法，结合Illumina测序技术和生物信息学分析可以得到微生物组的结构组成。解析根系微生物组结构组成是阐明植物调控自身根系微生物组的机制以及探索根系微生物组与植物互作的基础，对于提高植物生产能力具有重要意义。

Keywords: 水稻 search 根系微生物组 search 种植 search 取样 search 扩增子测序 search

材料与试剂

  1.  Parafilm封口膜 (Bemis, catalog number: PM-996)
  2.  50 ml离心管 (BD Falcon, catalog number: 352070)
  3.  滤纸 (SEP, catalog number: DXLZ11F)
  4.  微量离心管 (1.5, 2, 5 ml; Eppendorf, catalog number: 0030125150, 30123344, 30119401)
  5.  移液器枪头 (nuclease-free, 10, 200, 1000 µl; Axygen, catalog number: T-300, T-200-Y, T-1000-B)
  6.  96孔PCR板 (Jet Keen Biotechnology, catalog number: PC-0200-9B)
  7.  96孔PCR板封板膜 (Axygen, catalog number: PCR-TS)
  8.  次氯酸钠 (Macklin, catalog number: S828471)
  9.  乙醇 (SIGMA, catalog number: E7023-500ML)
  10.  Murashige Skoog培养基 (含维生素) (MS, Caisson, catalog number: MSP09)
  11.  蔗糖 (HuShi, catalog number: JC-SJ03064)
  12.  氯化钠 (NaCl, SIGMA, catalog number: S7653-250G)
  13.  磷酸氢二钠 (Na2HPO4·2H2O, SIGMA, catalog number: 04272-1KG)
  14.  磷酸二氢钠 (NaH2PO4·H2O, SIGMA, catalog number: 71504-250G)
  15.  琼脂粉 (SIGMA, catalog number: A7921-100G)
  16.  土壤DNA提取试剂盒 (FastDNATM SPIN Kit for Soil, Mpbio, catalog number: 116560200)
  17.  无核酸水 (Nuclease-Free Water, Qiagen, catalog number: 129115)
  18.  1x TE缓冲液 (Coolaber, catalog number: SL2081)
  19.  PicoGreen DNA定量试剂盒 (Quant-iT™ PicoGreen™ dsDNA Assay Kit, Invitorgen, catalog number: P11496)
  20.  PrimeSTAR热稳定DNA聚合酶体系 (PrimeSTAR HS DNA Polymerase, TaKaRa, catalog number: R010A)
  21.  琼脂糖 (Biowest, catalog number: G-10)
  22.  TAE Buffer (Thermo, catalog number: 15558026)
  23.  6x Loading Buffer (TaKaRa, catalog number: 9156)
  24.  Beckmen Coulter Agencourt AMPure XP核酸纯化试剂盒 (Beckman, catalog number: A63880)
  25.  琼脂糖电泳凝胶纯化回收试剂盒 (Promega Wizard® SV Gel and PCR Clean-Up System, Promega, catalog number: A9282)
  26.  核酸电泳染料 (Solarbio, catalog number: G8140)

仪器设备

  1.  超净工作台/生物安全柜 (Thermo Fisher Scientific, catalog number: 51025411)
  2.  镊子 (Jinzhong, catalog number: JD5020)
  3.  三角瓶 (aladdin, catalog number: T4227-500ml-1EA)
  4.  130 mm方形培养皿 (MaiSiNuo, catalog number: HZX064-1)
  5.  1 L试剂瓶 (Cleman, catalog number: CN-600-1000)
  6.  电子天平 (Mettler Toledo, catalog number: AL104)
  7.  高压蒸汽灭菌锅 (PHCbi, catalog number: MLS-3781-PC)
  8.  剪刀 (Jinzhong, catalog number: J21130)
  9.  高速离心机 (Eppendorf, model no. 5810R)
  10.  平板摇床 (Kylin-Bell Lab Instruments, model no. TS-2)
  11.  单道移液器 (10, 20, 100, 200, 1000 µl; Eppendorf, catalog number: 3120000020, 3120000038, 3120000046, 3120000054, 3120000062)
  12.  12通道移液器 (10, 100, 300 µl; Eppendorf, catalog number: 3122000027, 3122000043, 3122000060)
  13. 旋涡混合器 (ZangHan, catalog number: VM100)
  14.  金属水浴锅 (Dry Baths, Thermo, catalog number: 88870011)
  15.  破碎仪 (Mpbio FastPrep-24TM, Mpbio, catalog number: MPFastPrep-24 5G)
  16.  高速微型离心机 (Thermo Fisher Scientific, model no. Heraeus Pico 17)
  17.  紫外分光光度计 (Thermo Fisher Scientific, model no. NanoDrop ND-3300)
  18.  96孔酶标板 (Costar, catalog number: 3590)
  19. 酶标仪 (Molecular Devices®, model no: PARADIGM)
  20.  PCR仪 (T100TM; BIO-RAD, model no. 1861096)
  21.  电泳仪 (JUNYI-DONGFANG, catalog number: JY300HC)
  22.  凝胶成像仪 (BIO-RAD, model no. Universal Hood II)
  23.  切胶刀片 (Jinzhong, catalog number: J11010)
  24.  磁力架 (Invitrongen DynaMag™-96 Side Magnet, Invitrongen DynaMag™-2 Magne, Invitrongen, catalog number: 12027, 12321D)
  25.  -80 °C超低温冰箱 (Thermo Fisher Scientific, model no. 907)
  26.  -20 °C冰箱 (Haier, catalog number: DW-40L92)

实验步骤

Copyright: © 2021 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式：徐浩然, 张婧赢, 郭晓璇, 曲宝原, 刘永鑫, 白洋. (2021). 水稻根系微生物组研究中的样本种植、取样和16S rRNA 基因扩增子文库制备方法. // 微生物组实验手册. Bio-101: e2003697. DOI: 10.21769/BioProtoc.2003697.
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How to cite: Xu, H. R., Zhang, J. Y., Guo, X. X., Qu, B. Y., Liu, Y. X. and Bai, Y.  (2021). Planting, Sample Collection and Library Preparation of 16S rRNA Gene Amplicon Sequencing for Rice Root Microbiomes . // Microbiome Protocols eBook. Bio-101: e2003697. DOI: 10.21769/BioProtoc.2003697.
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分类

系统生物学 > 微生物组学

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