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  • 7/23/2019 Diseo Esperimental Articulo.

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    186 Rev. Colomb. Biotecnol. Vol. XV No. 2 Diciembre 2013 186-192

    ARTCULO CORTO

    Comparacin de dos mtodos de extraccin de ADN a partir

    de plantas del gnero Solanum,subgnero Leptostemonum

    Comparison of two ADN extraction methods from plants belonging

    Solanum genus Leptostemonum subgenus.

    Isabel Cristina Cadavid Snchez*, Doris Amanda Rosero Garca*, Sandra Ins Uribe Soto*

    Resumen

    Se evaluaron dos mtodos para la extraccin de ADNen plantas del gnero Solanum, con el fin de obtener ADN disponibley de buena calidad para la obtencin de secuencias. El producto comercial DNeasy Plant Mini Kit se compar con unmtodo que incluye el uso de una solucin tampn de lisis. Para este ltimo mtodo tambin se evalu si el rendimientomejoraba cuando las muestras se maceraron previamente con nitrgeno lquido. Los resultados en trminos de calidad(A260/A280) no mostraron diferencias significativas entre los mtodos de extraccin (ndice < 1,5). Sin embargo, se encon-traron diferencias en la concentracin de ADNobtenida (prueba de Dunnet, p

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    Extraccin de ADN de Solanum 187

    Introduccin

    En las plantas (Reino Plantae), el gnero Solanum es

    uno de los ms diversos de la familia Solanaceae, conaproximadamente 1.500 especies (Weese y Bohs,

    2007). Dentro de este gnero se encuentra el subg-

    nero Leptostemonum conocido como spiny Solanum

    o Solanumcon espinas, en el que se incluyen plantas

    caracterizadas por poseer espinas en hojas y tallos,con un nmero estimado de 350 a 450 especies (Le-

    vin et al., 2006).

    Entre las especies de este subgnero se encuentran

    algunas de importancia econmica en la industria ali-

    menticia y medicinal, relacionada con propiedadesantitumorales, antioxidantes y antimicrobianas (Chahet al., 2000; Kuo et al., 2000; Medina et al., 2009). En

    este grupo de plantas tambin se reconocen plantas

    hospederas o fuentes de alimento de algunas maripo-

    sas con las cuales establecen relaciones ecolgicas deimportancia en estudios evolutivos (Giraldo y Uribe,

    2010a, 2010b).

    A pesar de la importancia de muchas de las especies

    del subgnero Leptostemonuny de la relevancia de su

    adecuada identificacin, su taxonoma es relativamen-te poco conocida y estudiada, lo que se relaciona con

    la gran variacin morfolgica y la poca disponibilidad

    de taxnomos especializados en el grupo (Spooner et

    al., 2001; Miz et al., 2008; Yousaf et al., 2010). En este

    sentido se considera que el uso de caracteres mole-culares, podra contribuir considerablemente en el co-

    nocimiento y separacin de las especies del gneroSolanum de forma rpida, econmica y acertada. La

    obtencin de ADN de buena calidad y en cantidadadecuada para la realizacin de procedimientos mo-leculares, es un aspecto fundamental para el xito de

    cualquier iniciativa que apunte a la identificacin mo-

    lecular de especies, como la que se adelanta con gran

    xito para animales (Fazekas et al., 2009) y avanza

    para plantas (Hollingsworth et al., 2009). Esta iniciati-va es conocida como cdigo de barras gentico de

    especies o BARCODE (Ausubel et al., 2002; Hebert et

    al., 2003).

    Para el gnero Solanum,el protocolo de extraccin de

    ADNreportado en la literatura corresponde al basado

    en Bromuro de Cetilmetilamonio (CTAB) de Doyle yDoyle (1987) el cual se ha utilizado con buenos resul-

    tados en la extraccin de ADNde otros gneros de la

    familia Solanaceae y tambin en especies de la fami-

    lia Juncaceae (Drabkova et al., 2002; Weese y Bohs,2007; Turci et al., 2010). Este mtodo de extraccin

    aunque an se utiliza de rutina en muchos laborato-

    rios, hace uso de solventes orgnicos como el clorofor-

    mo, generando un riesgo relativo para la salud humana

    y el ambiente principalmente por las dificultades para

    su eliminacin (Valter de Oliveira et al., 2009; Niu et

    al., 2010).

    Productos comerciales para la extraccin de ADN

    como el DNeasy Plant Mini Kit (QIAGENInc., Valen-

    cia, CA, USA) son tiles y recomendados para obtener

    y amplificar ADN de plantas aunque con mayores

    costos (Drabkova et al., 2002; Vural, 2009). Otros

    mtodos como los llamados caseros que incluyen ma-

    ceracin y soluciones de lisis como el detallado por

    Collins et al. (1987), son econmicos y exitosos para

    la obtencin de ADN y han sido usados en organis-

    mos como los insectos (Gmez et al., 2009; Marn et

    al., 2012). Sin embargo, no se conoce el uso de este

    mtodo para la extraccin de ADNa partir de plantas

    y sera importante evaluar su utilidad en relacin con

    algunas dificultades reportadas en mtodos similares,

    para remover polisacridos presentes en las plantas lo

    que puede afectar la calidad del ADNy disminuir el

    xito de amplificacin por PCR.

    En el presente estudio se evalu para lasplantas So-

    lanumcon espinas, la efectividad en la extraccin de

    ADNcon calidad para PCR, del mtodo de Collins et

    al. (1987) en comparacin con el mtodo comercial

    DNeasy Plant Mini Kit. El objetivo de este estudio

    fue seleccionar el mejor mtodo de extraccin de ADN

    para este grupo de plantas, en trminos de eficiencia,

    costos y que representara un bajo riesgo para la sa-

    lud y el medio ambiente. Es de inters de los autores

    implementar el mtodo seleccionado en estudios de

    taxonoma y sistemtica del gnero Solanum,incluyen-

    do adems de los genes estudiados aqu, otros quese encuentran en evaluacin de acuerdo a su utilidad

    taxonmica en el grupo.

    Materiales y mtodos

    Material vegetal y preparacin

    Se procesaron en total nueve plantas del subgnero

    Leptostemonum: dos ejemplares de Solanum torvum

    y uno de Solanum hirtum, dos de Solanum jamaicense,

    tres de Solanum pseudoluloy uno de Solanum viarum.

    La identidad de las plantas se verific usando clavestaxonmicas (Whalen et al., 1981) y por comparacin

    con especmenes del herbario MEDELde la Universidad

    Nacional de Colombia, sede Medelln, y verificacin

    con el especialista. Los especmenes se depositaron

    como coleccin de referencia en el mismo herbario

    MEDEL. Se utiliz como fuente para la extraccin de

    ADNel tejido foliar de los nueve especmenes y se eva-

    lu si existan diferencias al usar tejido fresco y/o seco.

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    La cantidad de material vegetal usada fue 0,1 g cuando

    se encontraba fresco y 0,02 g seco, cantidad que reco-

    mienda el producto comercial DNeasy Plant Mini Kit

    (QIAGENInc., Valencia, CA, USA.). Se proces el tejido

    fresco almacenado a temperatura ambiente y el tejido

    seco, previamente se someti a una temperatura de

    40 C en un horno durante tres das segn recomen-

    dacin del herbario.

    Extraccin de ADN

    Mtodo comercial, DNeasy Plant Mini Kit (QIA-gen). Se sigui el procedimiento indicado por la casacomercial, el cual incluy una resuspencin final de la

    muestra en buffer AE(QIAGENInc., Valencia, CA, USA).

    La muestra se almacen a -20C.

    Mtodo Collins et al. (1987) con base en solucin tam-pn de lisis.Se agreg 400 uL del tampn de lisis (0,08M NaCl, 0,16 M sucrosa, 0,06 M EDTA, 0,5% SDS, 0,1

    M Tris-CL, pH 8,6) a la muestra y se homogeniz en unvial de 1,5mL. Se incub a 64C durante 30 minutos.

    Posteriormente se adicion 56 uL de acetato de pota-

    sio 8 M para la precipitacin de protenas. Se incub

    durante 60 minutos a -20C. Despus de la incubacin

    se centrifug a 3.500 rpm durante 15 min, para luego

    remover el sobrenadante y pasarlo a un tubo nuevo. A

    ste se le adicion 100 uL de etanol al 100% y se centri-

    fug a 3.500 rpm durante 15 min. Despus de descartar

    el sobrenadante, se adicion 100 uL de etanol al 75%,

    el producto final se sec y se resuspendi en 100 uL de

    agua ultrapura. El producto de ADNfue tratado con un

    uL de RNAasa (Fermentas) a 37C durante 60 min.

    Finalmente la muestra se almacen a -20C.

    Mtodo de Collins et al. (1987), modificado. Se adi-cion un paso inicial de maceracin de la muestra con

    nitrgeno lquido, posteriormente, la muestra pulveri-

    zada se someti a los pasos descritos en el mtodo de

    Collins et al (1987). El producto final se trat con un uL

    de RNAasa (Fermentas) a 37C durante 60 min. Las

    muestras se conservaron a -20 C hasta la cuantifica-

    cin del ADNy la realizacin de la PCR.

    Evaluacin de la calidad y cantidad de ADN

    Se verific la extraccin del ADN genmico medianteuna electroforesis con gel de agarosa al 0,8%, usando

    TBE 1 X (Tris-Borato-EDTA) y el colorante EZ-vision

    (Amresco Inc., USA). Se corri a 80 V, durante 45 min.

    Adicionalmente el ADN se cuantific en un NanoDrop

    1000 Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific

    Inc., USA) obteniendo los datos de concentracin de

    ADNen ng/uL y la relacin de absorbancias 260/280

    nm como ndice de la calidad.

    Finalmente la calidad del ADN extrado se verifi-

    c a travs de la amplificacin de dos regiones del

    ADN cloroplastdico. El espaciador intergnico del

    trnH-psbA se amplific usando los oligonucletidos

    psbA (5GTTATGCATGAACGTAATGCTC 3) y trnHGUG

    (5CGCGCATGGTGGATTCACAATCC 3) (Hamilton,

    1999) y el siguiente perfil trmico: 80 C por 5min, (94

    C por 30 s, 56 C por 40 s, 72 C por 1 min) por 35ciclos, 72 C por 10 min. La segunda regin amplifica-

    da fue el intrn trnL, usando los oligonucletidos tab

    c (5CGAAATCGGTAGACGCTACG3) y tab d (5GGG-

    GATAGAGGGACTTGAAC3) (Taberlet et al., 2007) y el

    perfil trmico de PCR: 95 C por 10 min, (95 C por 30

    s, 50 C por 30 s, 72 C por 2 min) por 35 ciclos.

    Para la amplificacin de las dos regiones se utiliz un

    volumen final de 50 uL y concentraciones constantes

    de otros componentes: 2 mM de MgCl2, 1 X de Bu-

    ffer, 0,2 mM de dNTPs, 0,2 uM de cada primer, 0,4 uL

    de Taq polimerasa a 5 U/uL (Fermentas) y un uL de

    ADN. Se us como control positivo, una muestra deADNextrada con DNeasy Plant Mini Kit (QIAgen),

    para la cual se obtuvo resultados positivos en las am-

    plificaciones previas. Los productos de PCRfueron ve-

    rificados mediante electroforesis en un gel de agarosa

    al 1,2% usando 5uL de la muestra y EZ-vision como

    colorante, se corri a 70 V durante 45 min. Los tama-

    os de las bandas fueron analizados mediante compa-

    racin con el marcador de peso molecular, Generuler

    100pb (Fermentas). Las reacciones de amplificacin

    se repitieron dos veces, una en el ao 2010 y otra en

    el ao 2012 con el fin de verificar la reproducibilidad

    de los experimentos.

    Anlisis estadstico

    Para el anlisis estadstico se utiliz el software SPSS

    para Windows, versin 15 (SPSSInc., 2008). Para cada

    uno de los mtodos de extraccin, se calcularon las

    medias y desviaciones estndar (DS). Para identificar

    el mtodo que presenta diferencias significativas en la

    concentracin y calidad de ADNse utilizaron las prue-

    bas de Tukey y Dunnet (Miller, 1996). Para el anlisis

    de las amplificaciones de los marcadores trnH- psbAy

    trnLse determin el porcentaje de xito y se utiliz la

    prueba de Chi-cuadrado (X2) para establecer si existandiferencias significativas entre los porcentajes obteni-

    dos (Halos et al., 2004).

    Resultados y discusin

    Se logr la extraccin de ADNcon calidad para PCR

    a partir de muestras frescas y secas de plantas del g-

    nero Solanum (tabla 1). Estos resultados son impor-

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    Extraccin de ADN de Solanum 189

    tantes teniendo en cuenta que para la ejecucin de

    estudios con marcadores moleculares y en particular

    con secuencias, uno de los mtodos ms usado en la

    actualidad, es importante contar con ADNde buena ca-

    lidad y cantidad. Adems la realizacin de dichos estu-dios incluye muestras frescas provenientes del campo o

    muestras secas como las disponibles en los herbarios o

    procesadas para conservacin. En la actualidad el xitode iniciativas mundiales como la del cdigo gentico

    de barras para identificar plantas, depende del ADNconel cual se inicia el proceso de identidad molecular para

    el material vegetal, en particular si se considera que al-

    gunos compuestos polifenlicos, azucares de cadenas

    largas y otros metabolitos secundarios pueden afectar

    el proceso de extraccin y amplificacin de las regionesde inters en algunas plantas (Zhu et al.2006).

    Los geles de verificacin de las extracciones mostraron

    productos de ADNde buena calidad y sin degradacin

    (figura 1). En general, para una misma muestra no se

    observ diferencias entre los protocolos, sin embargo,para una muestra procesada con el mtodo de Collinset al.(1987), se obtuvo una banda ms fuerte cuando

    se macer con nitrgeno lquido que cuando ste no

    se us, lo cual indica, que este procedimiento adicio-nal podra mejorar los resultados como se observ al

    realizar lo mismo en un mayor nmero de muestras.

    Estudios previos en plantas, mostraron que el uso del

    nitrgeno lquido puede mejorar los resultados de la

    extraccin (Dellaporta et al.,1983), razn por la cualse implement esta fase en el mtodo de extraccin.

    Al aplicar la prueba de Tukey, los resultados obteni-

    dos en la concentracin de ADN en ambos mtodo

    no mostraron diferencias significativas (P > 0,05) (tabla

    1), lo cual indica que en todos los casos fue posible

    obtener buena cantidad de ADN, independiente del

    estado de la muestra. Al comparar los resultados me-

    diante la prueba de Dunett, en dnde se utiliz como

    control el resultado con el mtodo comercial, aunque

    se encontraron diferencias significativas (P 0,05).

    Es importante resaltar que la relacin A260/A280 fue

    < 1.5 (tabla 1) para los mtodos evaluados, sugiriendo

    la probable presencia de contaminantes, tales como

    protenas (Manning, 1991). En algunos casos fue ne-

    cesario diluir la muestra a 1:100 para realizar la PCR,

    debido a la alta concentracin del ADNen la muestra

    y a la posibilidad de inhibidores de la PCR(tabla 1).

    En cuanto a la evaluacin mediante PCRse us la am-

    plificacin de dos regiones como un indicador de la

    concentracin y la calidad del ADNextrado. En esteanlisis se encontraron diferencias significativas entre

    los mtodos para los valores de las amplificaciones (X2,

    P < 0,05). El mayor porcentaje de xito en la amplifica-

    cin de la regin intrn trnLse obtuvo con el mtodo

    comercial (89%) seguido por el mtodo de Collins

    et al. (1987) (78%) partiendo de la muestra fresca y

    macerada con nitrgeno lquido (tabla 2). Para la re-

    gin trnH-psbAse obtuvo el mismo resultado en am-

    bos mtodos (78%). Los resultados obtenidos con el

    mtodo comercial fueron similares a los obtenidos en

    otros estudios (Drabkova et al., 2002; Vural, 2009), los

    cules demostraron que este mtodo produce ADN

    Figura 1.Productos de extraccin de ADN (5uL) usando el mtodo de Collins et al.(1987). Cdigos de las muestras: 1, 2, 3, 4. FN:muestra fresca macerada previamente con nitrgeno.

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    de buena calidad para obtener productos de PCR. Es

    importante tener en cuenta que la valoracin del m-

    todo de extraccin a travs de este parmetro es una

    de las ms importantes (Ausubel et al., 2002), raznpor la cual el hecho de obtener productos por PCRa

    partir de muestras de ADNprocesadas con el mtodo

    casero, permite demostrar la utilidad de este mtodo

    en plantas. Adems, al comparar los mtodos evalua-

    dos en trminos de costos de los reactivos, los valores

    aproximados para cada mtodo son, con el mtodo

    comercial de QIAGEN10.000 COPy con el mtodo de

    Collins et al.(1987) 1 COP, por cada muestra. Los reac-

    tivos requeridos para la preparacin de las soluciones

    de trabajo del mtodo casero son mucho ms econ-

    micos en comparacin de los costos del kit comercial,

    lo que hace que este mtodo sea ms asequible.

    Los resultados obtenidos para la regin intrntrnL, uti-

    lizando muestras extradas con el mtodo Collins et al.

    (1987), indicaron disminucin en el xito de PCRen

    el tiempo, mientras que con el mtodo comercial los

    resultados se mantuvieron estables. Esto puede deber-

    se a que estas ltimas muestras fueron almacenadas

    en buffer AE, suministrado en el producto comercial,

    Tabla 1. Cuantificacin del ADN extrado.

    MtodoConcentracin ng/ul (260nm)Valor mnimo-valor mximo

    ( DS)ndice de calidad (260/280)Valor mnimo-valor mximo

    (DS)

    C-S 185,98 - 457,1356,1 a

    (90,3)1,02- 1,37

    1.22 a

    (0.12)

    C-F 126,04- 523,9 358,5 a(148,8)

    1,14-1,65 1.32 a(0.2)

    C-F-N 143,44-851,6421,2 a

    (238,9)0,52- 1,72

    1.27 a

    (0,39)

    C-S-N 109.03- 436,21278,3 a

    (110,8)1,09 1,48

    1.27 a

    (0.14)

    K-F 21,89- 65,8743,9 b

    (15,6)1,06-1,55

    1.30 a

    (0.2)

    K-S 41,09-119,6968,1 b

    (25,6)0,83-1,25

    1.07 a

    (012)

    Mtodos: C: mtodo de Collins et al.(1987), K: kit DNeasy, N: muestra macerada con nitrgeno lquido. Muestra: S: hoja seca, F: hoja fresco. Valorespromedios () acompaados por la misma letra no presentan diferencias estadsticamente significativas (P > 0,05).

    Tabla 2. Porcentaje de muestras con amplificacin de las regiones intrn trnLy TrnH-PsbA.

    MtodoTotal amplificaciones

    intrntrnLn=9

    %Amplificacin

    Total amplificacionesTnrH-PsbA

    n=9

    %Amplificacin

    C-S 6 67 1 11

    C-F 6 67 3 33

    C-F-N 7 78 7 78

    C-S-N 6 67 1 11

    K-F 8 89 7 78

    K-S 6 67 5 55

    Mtodos: C: mtodo de Collins et al.(1987), K: kit DNeasy, N: muestra macerada con nitrgeno lquido. Muestra: S: hoja seca, F: hoja fresco.

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    Extraccin de ADN de Solanum 191

    el cual protege a las muestra de la degradacin por

    ADNasas y mantiene el pH constante, brindando ma-

    yor estabilidad de la muestra en el tiempo. Debido a

    que las muestras con el mtodo Collins et al. (1987)

    se resuspendieron en agua, se recomienda el uso debuffer TE para trabajos que requieran almacenar mues-

    tras de ADNpor largos periodos de tiempo (Micklos

    y Freyer, 2003). Por otro lado, se observ que para

    algunas muestras procesadas con el mismo protocolo,

    la amplificacin de la regin intrn trnLtuvo mejoresresultados que la regin trnH-psbA. Esto puede tener

    relacin con el diseo de los oligonucletidos de la

    regin trnH-psbAque al no ser especficos del grupode estudio, no permitieron obtener mejores resultados

    que los observados.

    Finalmente, se sugiere con base en los resultados que el

    mtodo de Collins et al.(1987) permite obtener produc-

    tos deseables en la extraccin de ADN, con buena canti-

    dad a un menor costo y sin riesgos para la salud. El mayor

    rendimiento en la amplificacin de regiones por PCRseobtuvo al macerar la muestra con nitrgeno lquido y di-

    luir los productos de la extraccin (figura 2). Por lo tanto

    este mtodo se recomienda para el estudio taxonmico

    y sistemtico de plantas del gnero Solanum.

    Conclusin

    Se us con xito el producto comercial DNeasyPlant Mini Kit para extraer y amplificar ADNde plantas

    del subgnero Leptostemonun. As mismo se encontr

    que el mtodo de Collins et al. (1987) nunca antes

    utilizado en plantas en Colombia, permiti obtener re-

    sultados comparables en extraccin y amplificacin. A

    partir de muestras secas o frescas y pequeas cantidades

    de tejido (0,02g - 0,1g) se obtuvo entre 278,3 ng/uL y

    421,2 ng/uL de ADNy se amplificaron fragmentos de las

    regiones del espaciador intergnico trnH-psbAe intrn

    trnL. La maceracin con nitrgeno lquido y la muestra

    fresca mejoraron los resultados. A pesar de que los datos

    obtenidos sugieren mejores resultados para el mtodo

    comercial, el mtodo de Collins et al. (1987) es ms eco-

    nmico, produce ADNde buena calidad, y un mnimo

    riesgo para la salud humana y el medio ambiente. Por

    esta razn se seleccion para los trabajos de la lnea de

    taxonoma molecular del grupo de investigacin.

    Agradecimientos

    A la Direccion de Investigaciones DIMEUniversidad

    Nacional de Colombia, sede Medelln, proyecto cdi-

    go Quip- 2010100954 por la financiacin. y al Gru-

    po de Investigacin en Sistemtica Molecular. A Jorge

    Mario Vlez del Herbario de MEDELde la Universidad

    Nacional de Colombia, por la colaboracin en la iden-

    tificacin del material vegetal.

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    192 Rev. Colomb. Biotecnol. Vol. XV No. 2 Diciembre 2013 186-192

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