古DNA提取技术新进展

古DNA是揭示古代生物生长状态以及生物千百万年来进化情况的最重要的信息载体,在治疗人类遗传性的疑难病症及牲畜饲养和粮食作物种植等方面都有重大的贡献。古DNA提取技术作为获得该重要的信息载体的最重要手段,长久以来受到了世界各地的考古学家以及医学研究学者们的高度重视。随着科学的发展,古DNA提取技术已经形成多种核心方法:Chelex-100法、酚-氯仿抽提法、二氧化硅(硅粒)法、NaOH法、硅离心柱法试剂盒、磁珠法试剂盒等方法。本文将根据最新的研究成果对以上提到的几种方法进行分析比较,以期能够为将来古DNA提取技术的发展创新提供新的思路与方向。     

古DNA提取技术对比及概述

从古代原始材料中提取古DNA的方法多种多样,但是古DNA的研究受限于降解严重,内源性古DNA含量低,微生物和现生人群DNA污染严重等因素的影响。能否从古代人类遗骸中成功获取可靠且足量的内源性古DNA,一直是古DNA研究领域面临的实际困难和挑战。控制污染最直接且简便的策略就是在古DNA提取阶段的有效排除,本文整理了古DNA提取常用的去除污染的方法,对比分析了每种方法表现出来的优缺点。介绍了通常使用的骨粉裂解时间,并研究了在常温环境下,不同的裂解时间对古DNA回收效率的影响,提出了常温裂解过程中最佳孵育时间。同时对常用的古DNA纯化方法及其原理和在实际应用中的表现进行了概述与讨论。本文对古DNA提取技术的概述和实践经验,为古DNA相关领域的研究提供借鉴与参考。     

古DNA单链测序文库的建立与检测北大核心CSCD

2005年问世的第二代测序技术在古DNA领域的应用,突破了第一代测序技术在绝灭或死亡生物全基因组获取手段上的局限。借助古基因组信息,研究者能够从更为系统的实时分子证据角度,解读诸如人类起源、大型绝灭哺乳动物迁移演化、动植物家养驯化以及早期人类社会生活模式等古生物学、遗传学与演化生物学问题。引入第二代测序技术之后,传统的古DNA研究方法及流程得以改变,剔除了原有的实验流程中耗时的分子克隆步骤,引入了与第二代测序技术紧密相关的古DNA单链测序文库构建环节。古DNA单链测序文库的构建,是将古DNA双链模板变性成单链后,通过向单链古DNA两端添加人工DNA片段,将古DNA分子转变成能被测序仪识别的文库分子。针对古DNA分子微量、高度片段化以及普遍存在碱基损伤的特点,古DNA单链测序文库,能够高效获取古DNA材料中的遗传信息。本文系统介绍古DNA单链测序文库建立流程,以及对文库质量进行检测的方法,为研究者运用第二代测序技术测定绝灭或死亡生物全基因组提供方法借鉴。     

从全血中提取基因组DNA方法的对比研究

目的:建立从全血中提取基因组DNA的方法,并评价提取DNA的产量和质量.方法:分别采用传统酚-氯仿抽提法和试剂盒法制备基因组DNA,比较这两种方法提取DNA的产量、纯度、稳定性以及方法本身的优缺点、费用等.结果:试剂盒法简单快速,但其制备的DNA产率、纯度、稳定性低于酚-氯仿抽提法.结论:采用酚-氯仿抽提法可以提取较高质量的基因组DNA,适用于下游的分子生物学实验.     

牛肉干中牛基因组DNA提取方法的比较研究

为得到一种快速、稳定、准确、优质的牛肉干DNA的提取方法,本研究比较了SDS法、改良CTAB法、酚-氯仿抽提法以及4种试剂盒提取法的提取效果。通过比较DNA的提取质量、提取效率,并对提取的DNA进行PCR扩增分析。DNA提取结果表明,7种提取方法均能从牛肉干中提取出DNA,其中采用SDS法、酚-氯仿法、试剂盒1法和试剂盒4法所提取的DNA质量较高,A260/A280比值在1.7~1.9之间。试剂盒3法提取所花的时间最少,DNA得率最高,但DNA的纯度最低。PCR扩增结果表明,7种方法所提取的DNA均能满足后续PCR扩增实验的要求。实验室可根据具体的实际情况选择使用DNA提取方法。     

木棉基因组DNA提取方法的比较研究

木棉组织细胞含有多酚类、糖类、萜类化合物和其他次生代谢物质,很难得到高质量的基因组DNA。为了获得高质量的木棉基因组DNA,本实验以两个不同地方采集的木棉成熟叶片为材料,采用CTAB法、SDS法、普通试剂盒、磁珠法试剂盒以及对以上4种方法进行改良后的4种方法,提取总的木棉DNA。通过微量紫外-分光光度计、琼脂糖电泳对所提取DNA的纯度、得率,毒害及耗时等方面进行了比较。结果表明:经改良后提取的DNA质量都有所提高,且改良的磁珠法试剂盒效果最佳,可直接用于下游分子生物学实验。     

木棉基因组DNA提取方法的比较研究

木棉组织细胞含有多酚类、糖类、萜类化合物和其他次生代谢物质,很难得到高质量的基因组DNA。为了获得高质量的木棉基因组DNA,本实验以两个不同地方采集的木棉成熟叶片为材料,采用CTAB法、SDS法、普通试剂盒、磁珠法试剂盒以及对以上4种方法进行改良后的4种方法,提取总的木棉DNA。通过微量紫外-分光光度计、琼脂糖电泳对所提取DNA的纯度、得率,毒害及耗时等方面进行了比较。结果表明:经改良后提取的DNA质量都有所提高,且改良的磁珠法试剂盒效果最佳,可直接用于下游分子生物学实验。     

五种DNA提取方法对鱼加工制品DNA提取效果的比较

比较5种DNA提取方法对各种鱼加工制品的DNA提取效果,为后续检测提供更加有效的DNA提取方案。以11种不同加工方式和加工程度的鱼制品为样本,采用5种DNA提取方法——CTAB法以及4种常用市售试剂盒进行DNA提取。对DNA的提取质量、浓度和用于PCR扩增的效果及方法的可操作性等方面进行比较研究。结果显示,5种方法均可用于大多数鱼加工制品的DNA提取,但每种方法各有利弊。因此认为没有一种DNA提取试剂盒可以广泛地对所有类型鱼制品样品均有非常好的提取效果。     

蜘蛛基因组DNA提取方法的比较

分别用SDS法,SK251基因组DNA小量抽提试剂盒法,自制试剂盒法,对蜘蛛组织的基因组DNA进行了提取,经比较,自制试剂盒法对提取蜘蛛基因组DNA最简便面又有效的方法。     

一种改良的植物DNA提取方法

植物组织中含有大量多糖、多酚、酯类等次生代谢产物, 要从中提取高质量的DNA比较困难。针对这一情况, 该文提出一种改良CTAB植物DNA提取方法(mCTAB), 并以10种常见植物为实验材料, 与4种常用的植物DNA提取试剂盒作对比。结果表明, mCTAB法提取的DNA产率高且质量好, PCR扩增成功率也较高, 而提取成本显著低于DNA提取试剂盒, 可有效用于植物DNA条形码等研究的植物DNA提取。     

古DNA及其在生物系统与进化研究中的应用

古DNA是指从已经死亡的古代生物的遗体和遗迹中得到的DNA.本文回顾了近20年古DNA研究所经历的3个阶段,从早期参与研究的科学家较少并主要利用克隆技术,到后来由于PCR技术的出现以及提取化石DNA技术的成熟从而出现大量有关古DNA的报道;近几年由于发现不少问题,并引起激烈的争论,科学家们因此而开始考虑古DNA的真实性问题,并且提出了开展古DNA研究的严格标准.本文还讨论了古DNA在人类起源、系统发育重建、动植物驯化及考古研究中的重要意义以及现状,表明古DNA的研究给某些原先的观点如人类的非洲起源说提供了重要证据,也对某些观点提出了挑战;古DNA研究还提供了某些已经灭绝生物的形态学和分子资料,为从序列上确定古代材料的系统位置并有效地补充仅用现代DNA建立起来的谱系提供了来自古生物的依据.在动植物驯化及考古方面,古DNA证据也为科学家提供了许多有价值的信息.最后,本文还对古DNA研究的应用前景进行了展望.     

Technical note: PCR analysis of minimum target amount of ancient DNA

The study of ancient DNA plays an important role in archaeological and palaeontological research as well as in pathology and forensics. Here, we present a new tool for ancient DNA analysis, which overcomes contamination problems, DNA degradation, and the negative effects of PCR inhibitors while reducing the amount of starting target material in the picogram range. Ancient bone samples from four Egyptian mummies were examined by combining laser microdissection, conventional DNA extraction, and low‐volume PCR. Initially, several bone particles (osteons) in the micrometer range were extracted by laser microdissection. Subsequently, ancient DNA amplification was performed to verify our extraction method. Amelogenin and β‐actin gene specific fragments were amplified via low‐volume PCR in a total reaction volume of 1 μl. Results of microdissected mummy DNA samples were compared to mummy DNA, which was extracted using a standard DNA extraction method based on pulverization of bone material. Our results highlight the combination of laser microdissection and low‐volume PCR as a promising new technique in ancient DNA analysis. Am J Phys Anthropol, 2010. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.     

古DNA捕获新技术与中国南方早期人群遗传研究新格局

古DNA捕获技术目前已获得极大的发展,能够从骨骼和环境沉积物等多种材料中获取到目的DNA片段,而且对于保存环境较差的低纬度地区,同样能够获取有效的内源DNA片段,极大地丰富了古DNA研究的材料来源。本文围绕这一新技术开展总结和讨论,主要分为两个方面：1）总结并介绍该技术应用前景;2）应用这一技术打开了中国南方早期人群研究的新局面,梳理该新技术的应用对史前中国南方人群古基因组研究所获得的新认识,并对中国南方早期人群古基因组深入分析;另外,利用古DNA捕获技术成功获取云南3446~3180 BP的大阴洞遗址4例高质量线粒体基因组信息,并开展了人群遗传历史的研究。     

古代DNA研究实验技术

现代分子生物技术的发展,使从古代样品中获取微量DNA成为现实。在过去的十多年里,古DNA研究取得了重大进展,但实验方案还需要加以改进,其结果的分析与推论也需要多方面的验证。本综述着重介绍了古DNA研究的实验技术及可靠性分析。 Experimental Techniques for Ancient DNA Research YANG Shu-juan1,LAI Xu-long1,2,TANG Xian-hua1,SHENG Gui-lian1,2 1.Faculty of Earth Sciences,China University of Geosciences,Wuhan,430074,China; 2.Institute of Life Sciences,China University of Geosciences,Wuhan,430074,China Abstract:The development of modern molecular biological techniques makes it possible to study minimum DNA from ancient materials.During past decade,a lot of significant achievements on ancient DNA research have been made in many fields especially in molecular evolutionary biology.The nature of degradation and contamination of ancient DNA from ancient biological materials pose a dominating problem in ancient DNA research.Therefore,the experiments should be modified based on the modern molecular techniques and more factors should be considered when the results are analyzed.In this paper,authors review the general experimental protocols on sampling,extraction and amplification as well as authenticity of ancient DNA. Key words：ancient DNA;authenticity;ancient DNA techniques     

中国东北第四纪晚期哺乳动物化石样品的古DNA损伤分析

二代测序技术的进步推动了古DNA研究的发展,古DNA研究在人类起源、动物演化等领域已经做出突出贡献。如何针对特定地点的古DNA样品特征,有效提取挖掘其中蕴含的古生物遗传信息,是发挥古代生物样品在诸多研究领域重要作用的前提。本研究将DNA损伤的两个主要指标(末端碱基替换率、平均片段长度)与样品的埋藏时间、所属地质时期、样品材料类型和建库方法相联系,分析不同因素对古DNA损伤的影响。结果表明:中国东北古脊椎动物样品中的古DNA分子的末端碱基替换率与埋藏点的含水量、样品埋藏时间呈正相关;不同地质时期的样品之间古DNA末端碱基替换率有显著差异;不同样品材料类型对于古DNA的末端碱基替换率未见明显影响;样品古DNA的平均片段长度与以上所研究的因素均无明显关系。研究结果为探明中国东北古脊椎动物样品的古DNA特征提供了分子依据,为有效选取不同地区的古脊椎动物样品及样品发掘后的合理保存提供了借鉴和参考。     

DNA recovery from ancient tissues: problems and perspectives

The recovery, amplification and sequencing of nucleic acids from ancient smaples opens new possibilities in many different fields, such as anthropology, archeaology, population genetics, animal and plant evolutionary studies, and forensic medicine. The sample processing for DNA extraction and PCR amplification represents the most delicate phase of ancient DNA analysis, with a major impact on the reproducibility and reliability of the results. In this paper some extraction protocols are reviewed and discussed, with particular reference to the removal of the inhibitory substances usually present in extract from ancient tissues. The effect of contamination from extraneous DNA, a possible source of misleading results, is discussed and guidelines to detect and circumvent the problem are given.     

青海大通上孙家寨古代居民mtDNA遗传分析

利用古DNA手段对考古发掘出土的人类遗骸进行遗传分析, 是揭示当地古代人群来源的重要手段。我们通过克隆测序和PCR-RFLP的方法, 从来自青海大通上孙家寨的约3000-3300年前和2000年前两个不同年代的牙齿样本中, 成功得到59个线粒体高变I区和编码区的SNP位点的序列信息。之后我们将所得序列与来自亚洲大陆的34个现代人群共1833个个体和2个不同年代的古代人群样本的线粒体序列分别在个体和群体水平上作比较,结果表明这两个时期人群并不是一脉相承的。     

Ancient DNA: Using molecular biology to explore the past

Ancient DNA has been discovered in many types of preserved biological material, including bones, mummies, museum skins, insects in amber and plant fossils, and has become an important research tool in disciplines as diverse as archaeology, conservation biology and forensic science. In archaeology, ancient DNA can contribute both to the interpretation of individual sites and to the development of hypotheses about past populations. Site interpretation is aided by DNA-based sex typing of fragmentary human bones, and by the use of genetic techniques to assess the degree of kinship between the remains of different individuals. On a broader scale, population migrations can be traced by studying genetic markers in ancient DNA, as in recent studies of the colonisation of the Pacific islands, while ancient DNA in preserved plant remains can provide information on the development of agriculture.