Assesment of different DNA extraction methods in medicinal plants

Document Type: Original article

Author

Assistant Professor of Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, 84156 83111, Iran;

Abstract

Medicinal plants have high importance in medicine and pharmacogonosy because of their secondary metabolites. Essential oils, antioxidants and flavonoids are the major compounds of many medicinal plants. These compounds especially antioxidants can increase oxidation of DNA in response to wounds. Nowadays, progresses in biotechnology such as molecular markers were used for phylogenetic relationships, construction of linkage maps and decreasing the repeated plants in gene bank. Most of these methods need high DNA quality and purity. Different methods for DNA extraction have been improved. In most cases three hints are considered including quality, quickness of extraction and its quantity. Medicinal plants need to improve methods to prevent DNA oxidation because of their phenolic compounds. In this study, four DNA extraction methods were compared in thyme, spearmint, peppermint, horsemint and some yarrow species. These methods include Murry and Thompson, Prittila et al, Dellaporta et al and Komatsuda et al method using blender.  The results showed that the combination of Prittila et al and Murry and Thompson methods using two steps buffer and using mixed of 2- Mercaptoethanol and Polyvinylpyrrolidone (PVP) can decrease DNA oxidation and improve DNA amount. The lowest amount of DNA and the quickest method was Komatsuda et al procedure. In the studied plants, the highest and the lowest oxidation were observed in yarrow and spearmint, respectively.

Keywords


Article Title [Persian]

بررسی و مقایسه روش های مختلف استخراج DNA در گیاهان دارویی و معطر

Author [Persian]

  • مهدی رحیم ملک
استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران؛
Abstract [Persian]

گیاهان دارویی به دلیل داشتن متابولیت های ثانویه از اهمیت زیادی در علوم پزشکی و داروسازی برخوردارند. اسانس ها، آنتی اکسیدان ها و فلاونوییدها ترکیبات اصلی بسیاری از گیاهان دارویی را تشکیل می دهند. این ترکیبات بالاخص آنتی اکسیدان ها می­توانند باعث اکسیدشدن قسمت­های مختلف گیاه و محتویات وراثتی (DNA)، در اثر وارد شدن زخم به گیاه گردند. امروزه با پیشرفت علم بیوتکنولوژی، نشانگرهای مولکولی مختلفی برای بررسی روابط فیلوژنتیکی، تهیه نقشه های ژنتیکی گیاهان و حذف نمونه های تکراری در بانک ژن ارایه شده است. اکثر این روش ها نیاز به استفاده از DNA با کیفیت و خلوص بالا دارند. روش­های مختلفی برای استخراج DNA از گیاهان وجود دارد. در بیشتر این روش­ها سه نکته اساسی مدنظر است که شامل کیفیت DNA، سرعت استخراج و میزان آن می باشد. گیاهان دارویی به علت داشتن ترکیبات فنولی فراوان و ناخالصی­های زیاد نیازمند به کارگیری روش مناسبی برای استخراج DNA  در جهت جلوگیری از اکسید شدن می­باشد. در این تحقیق چهار روش استخراج DNA در چند گیاه دارویی که شامل آویشن دنایی (Thymus daenensis)، نعناع (Mentha spp.)، نعناع فلفلی(Mentha pipertia)، پونه (Mentha longifolia) و چند گونه بومادران (Achillea) مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. این روش ها شامل موری و تامسون، روش تغییر یافته پریتیلا و هم­کاران، روش تغییر یافته دلاپورتا و هم­کاران و روش کوماتسودا و هم­کاران با استفاده از همزن بود. نتایج نشان داد که مخلوطی از دو روش موری و تامسون و پریتیلا، با استفاده از بافر دو مرحله ای و استفاده همزمان از دو ترکیب 2- مرکاپتواتانول و پلی ونیل پیرولیدین باعث کاهش شدید اکسیداسیون و مقادیر مناسب  DNA می گردد. کمترین میزان DNA و بیشترین سرعت استخراج در روش کوماتسودا و هم­کاران به دست آمد. در بین گیاهان مورد مطالعه بیشترین و کمترین میزان اکسیداسیون DNA به ترتیب در گیاه بومادران و نعناع مشاهده شد.

Keywords [Persian]

  • استخراج DNA گیاهان دارویی اکسیداسیون DNA خلوص DNA
Abu-Romman, S. 2011. Comparison of methods for isolating high quality DNA from sage (Salvia officinalis). Journal of Medicinal Plants Research, 5(6): 938-941.

Buragohain, J. and Konwar, B.K. 2008. An efficient and reliable method of DNA Extraction from Meyna spinosa a traditional medicinal plant from North-East India. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 17 (1): 103-105.

Dellaporta, S.L,Wood, J. and Hicks, J.B. 1983. “A plant DNA minipreparation: Version II. Plant Molecular Biology Reporter, 4: 19-21.

Del Serrone, P., Attorri, L. and Palazzino, G. 2007. Easy DNA extraction for rapid detection of  Panax ginseng C. A. Meyer in commercial ginseng products. Natural Product Research, 21 (99): 1099-1103.

Komatsuda, T., Nakamura, I., Takaiwa, F. and Oka, S. 1998. Rapid, small scale DNA preparation from barley leaves. Genome, 41: 680-685.

Kumar, M., Sarla, S., Yadav, O.P. and Chhokar, V. 2010. An efficient protocol for the extraction of high molecular weight DNA from asparagus (Asparagus racemosus). Annals of Agri Bio Research, 15 (2): 127-131.

Ma, X., Wang, X., Cai, M., Sun, S and Xiao, P. 1999. The extraction of DNA from milligram amounts of wild mountain ginseng tissues. Zhongguo Zhongyao Zazhi, 24 (4): 205-207.

Michiels, A, Ende, W. V., Tucker, M., Van Riet, L. and  Laer, A.V. 2003. Extraction of high-quality genomic DNA from latex-containing plants. Analytical Biochemistry, 315: 85–89.

Murry, M. and Thompson, W. F. 1984. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acid Research, 8: 4321-4325.

Pirttila,A. M.,  Hirsikorpi, M., Kamarainen, T., Jaakola, L. and Hohtola, A. 2001. DNA isolation methods for medicinal and aromatic plants. Plant Molecular Biology Reporter, 19: 273a-273f.

Rahimmalek, M., Bahreininejad, B., Khorami, M. and Sayed Tabatabaei, B.E .2009. Genetic diversity and geographical differentiation of Thymus daenensis, an endangerd medicinal plant, as revealed by Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) markers. Biochemical Genetics, 47: 831–842.

Shahzadi, I., Ahmed, R., Hassan, A. and Shah, M.M. 2010. Optimization of DNA extraction from seeds and fresh leaf tissues of wild marigold (Tagetes minuta) for polymerase chain reaction analysis. Genetics and Molecular Research, 9 (1): 386-393.

Vural, H.C. 2008. Genomic DNA isolation from aromatic and medicinal plants growing in Turkey. Scientific Research and Essays, 4 (2): 59-64.