古DNA实验体系及技术

古DNA研究至今已经历20多年时间,近年来,在生物系统进化和谱系发生等方面有着越 来越广泛的应用．我国古DNA研究起步较晚,主要集中于我国近几千年来古人类DNA提取和个体及群体遗传关系的研究,其他动植物古DNA研究相对较少．国际上古DNA研究不仅涉及内容广泛,而且在实验体系的规范和结果论证等方面有着严格的标准．本文系统介绍了规范古DNA实验体系的具体建立方法,强调空白提取对照、PCR水对照等各类对照的设立及可重复性实验在古DNA序列可靠性验证中的重要作用;并对近年来古DNA研究的新方法、新技术,如多重PCR、第二代高通量测序技术等进行了详细介绍．     

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 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。     

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.     

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。     

新石器时代人骨遗骸中古代DNA的提取及X—Y染色体同源基因片段的PCR扩增

从中国新石器时代人骨遗骸中提取出古代ＤＮＡ。通过聚合酶链式反应技术扩增得到Ｘ－Ｙ染色体上的单考贝同源基因片段。由于扩增的基因片段长度具有性别多态性,从而为古代人骨和牙齿提供了分子生物学的性别鉴定。     

古DNA实时荧光定量PCR实验中标准品的制备

实时荧光定量PCR技术通过对PCR每一循环扩增产物的实时检测,可对模板的精确拷贝数进行绝对定量,从而用于古DNA实验中提取和扩增条件的比较和优化.本研究采用异硫氰酸胍碱裂解-SiO2吸附的方法,从采自黑龙江省的晚更新世斑鬣狗化石材料中提取得到了斑鬣狗线粒体基因组古DNA.经常规PCR扩增后,将纯化的扩增产物克隆到微生物体内使其大量复制,再用M13通用引物扩增出含少量外源DNA的古DNA目标片段,从而建立了适用于古DNA荧光定量PCR扩增的标准品的制备方法.经检测分析,运用该方法制备的标准品性质稳定,能够准确地指示反应体系中较为精确的古DNA模板拷贝数,从而反映古DNA的提取和扩增效率,用于比较并优化古DNA提取和扩增条件.     

DNA分型技术在法医物证学中的技术应用

本文主要就DNA检验中的STR分型技术的法医物证学技术应用做一分析和探讨。     

超嗜热古菌Thermococcus eurythermalis A501编码B家族DNA聚合酶的生化特性及PCR应用

DNA聚合酶广泛应用于PCR技术,在生命科学研究及相关领域发挥重要作用。但目前商业化DNA聚合酶仍不能完全满足科研需要,有必要寻求高性能DNA聚合酶。文中克隆表达了超嗜热古菌（Thermococcus eurythermalis）A501来源的B家族DNA聚合酶基因（NCBI数据库基因登录号为TEU＿RS04875）、表征该重组蛋白的生化特性、评价了其PCR应用。将删除intein蛋白序列的DNA聚合酶（Teu-PolB）进行体外重组表达,经亲和层析和离子交换层析纯化获得Teu-PolB蛋白;利用5′端带荧光标记的寡核苷酸作为底物,用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定Teu-PolB的生化特性;以噬菌体λDNA基因组为模板,探究Teu-PolB的PCR应用。结果显示,Teu-PolB具有DNA聚合酶活性和3′→5′核酸外切酶活性,该酶在98℃下的半衰期约为2 h,热稳定性高。使用Teu-PolB进行PCR扩增,最适PCR缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl pH 8.0,2.5 mmol/L MgCl₂,60 mmol/L KCl,10 mmol/L （NH<...     

Detection of DNA in Ancient Skeletal Remains Using DNA Flow Cytometry

Cortical bone samples were removed from individual burials from Tomb Dk31 in the Dakhleh Oasis, Egypt. The tissue was disaggregated, stained with the DNA specific fluorescent dye DAPI and analyzed using the flow cytom-eter. DNA flow cytometry measures the cellular DNA content and this is correlated with modal chromosome content. When DNA is present in skeletal remains further investigations such as extracting, amplifying and sequencing may then be carried out. The method offers a relatively rapid and inexpensive means of pinpointing samples of skeletal DNA that can be further analyzed.     

Detection of DNA in Ancient Skeletal Remains Using DNA Flow Cytometry

Cortical bone samples were removed from individual burials from Tomb Dk31 in the Dakhleh Oasis, Egypt. The tissue was disaggregated, stained with the DNA specific fluorescent dye DAPI and analyzed using the flow cytom-eter. DNA flow cytometry measures the cellular DNA content and this is correlated with modal chromosome content. When DNA is present in skeletal remains further investigations such as extracting, amplifying and sequencing may then be carried out. The method offers a relatively rapid and inexpensive means of pinpointing samples of skeletal DNA that can be further analyzed.     

夏家店等古人骨DNA的提取、扩增及序列分析

古DNA从距今 2 0 0 0～ 50 0 0年的古代人骨 (编号为 :M89,ⅢM11,ⅢM12和AM4 )中提取出来 ,利用聚合酶链式反应分别对线粒体DNA中MTND4 基因中 112 10～ 11414(2 0 5bp)以及RegionV中 8196～ 83 16(12 1bP)进行了扩增 ,并被测序 .实验结果表明古代人骨中仍存在有大量的遗传信息 ,通过提取、扩增可以得到真实可靠的序列 .对序列进行比较发现 112 4 8,112 4 9,112 83及 112 93为易发生突变的位点 .结果经同源性分析后发现 ,ⅢM11和ⅢM12有很高同源性 ,而M89和AM4与ⅢM11和ⅢM12的同源性却比较低 .这对人类学、考古学及分子进化的研究有重要的辅助作用 .     

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     

一种实用可靠的古代 DNA 获取方法

古代DNA序列信息能够为物种演化研究提供最直接的分子证据,但获取古代DNA的技术仍存在诸多瓶颈,尤其是扩增中存在受损伤DNA模板的干扰、获取成本高和实验周期长等问题．改进了异丙醇沉淀提取法,并采用了尿嘧啶糖苷酶(UNG)去除受损伤DNA模板后进行扩增的方法,最终可以高效地获取真实的古代DNA序列．实验利用距今4 300～3 900年前的猪牙样本,将改进的古 DNA 获取方法与常规方法进行比较研究,结果表明,改进的异丙醇沉淀法提取结合UNG处理后进行PCR扩增的方法,可以在保证古代DNA获取成功率并提高获得的DNA序列可靠性的前提下,将经费投入和实验周期都各减少至常规方法的50%以下．这可以为开展大规模古代样本检测提供一种切实可行的 DNA 获取方法．     

Present-Day DNA Contamination in Ancient DNA Datasets

Present-day contamination can lead to false conclusions in ancient DNA studies. A number of methods are available to estimate contamination, which use a variety of signals and are appropriate for different types of data. Here an overview of currently available methods highlighting their strengths and weaknesses is provided, and a classification based on the signals used to estimate contamination is proposed. This overview aims at enabling researchers to choose the most appropriate methods for their dataset. Based on this classification, potential avenues for the further development of methods are discussed.     

Ancient DNA studies

Now that the hype surrounding Jurassic Park has settled down and we have become relatively used to dramatic headlines announcing the recovery of DNA from exotic fossilized remains, scientists working on ancient DNA are beginning to reflect on the long-term prospects and implications of the subject.¹ The science of ancient DNA has grown exponentially since its birth only ten years ago, and despite serious technical difficulties, it promises to become a revolutionary research tool in anthropology and molecular evolution. The use of bone DNA typing in particular has already yielded useful insights into Polynesian prehistory as well as spectacular applications in the forensic identification of skeletal remains.