重金属污染土壤的生物医疗救助——俄罗斯专享会284

• 郑言咏|
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在生物医学研究领域，获取符合宏基因组学要求的高质量环境DNA是一个颇具挑战性的任务。环境DNA的质量和产量在很大程度上受样本类型和核酸提取方法的影响，尤其是在处理低生物量、难以破碎、重金属浓度高或腐殖质含量高的样本时，研究结果可能受到偏差。为了帮助科研人员解决这些难题，俄罗斯专享会284总结并推荐了针对不同来源及需求的水体样本的核酸提取方案。本期，我们将分享针对重金属污染土壤、沉积物等低生物量样本的经验与技巧。

高效提取重金属污染区域土壤中的DNA是探索重金属耐受细菌、研究重金属污染的生物修复策略的重要基础。但与其他生态环境相比，重金属污染土壤的pH极端、重金属浓度和腐殖质含量高，同时缺乏碳源和氮源等营养物质。这使得这类土壤样本的生物量较低且含有大量干扰DNA提取的抑制剂。若直接使用常规试剂盒，容易导致低产量和差质量的DNA提取结果。因此，针对这类特殊样本，必要的前处理步骤配合适当的DNA提取方案可能会显著改善结果。

中国地质大学董海良课题组提出了一种高效的土壤DNA提取方法，首先通过去腐试剂进行前处理，去除腐殖质和重金属，然后使用QIAGEN升级版DNeasyPowerSoil ProKit（试剂盒A）进行DNA提取，并与经典试剂盒PowerSoil DNA Isolation Kit（试剂盒B）进行对比，发现改进后的方法显著提升了DNA的质量，并有助于后续PCR等实验的顺利进行。该升级版试剂盒属于QIAGEN PowerSoil Pro系列，采用珠磨研磨和抑制剂去除技术，优化了研磨珠的材质与粒径，能够实现无偏倚的等效裂解，并确保较高的核酸产量。第二代抑制剂去除技术则让复杂样本的处理变得更加高效，无需多次洗涤即可在1-2分钟内有效去除抑制剂。

除了DNA的产量与纯度，片段完整性、微生物α多样性和结果的重复性在研究样本的微生物组成中同样至关重要。对于沉积物等环境样本，微生物在维护生态平衡中发挥着重要作用，但要进行相关研究却面临许多困难，因为沉积物中腐殖质丰富，微生物丰度低，且细小的粘土或矿物质易吸附DNA。Demkina等的研究也表明，DNeasyPowerSoil ProKit在沉积物提取中的表现优良，能够获得更高的DNA浓度并保持良好的完整性，适合长期保存和使用。

残留在DNA样品中的抑制剂会对后续的PCR等酶反应产生负面影响，引发假阴性结果。研究显示，DNeasyPowerSoil ProKit在抑制剂去除方面表现突出，包含专门的去除步骤，使得提取的DNA纯度与质量得到有效保证。此外，通过比较不同试剂盒在真核DNA占比、α多样性和结果的可重复性等方面的表现，DNeasyPowerSoil ProKit显示出更高的可重复性和更优越的微生物多样性。

由于DNeasyPowerSoil ProKit能够提取完整性较好的微生物DNA，因此特别适合用于宏基因组的长读长测序。长读长测序以其较高的分辨率有助于实现准确的“物种”鉴定。例如，浙大杭州国际科创中心的吴法柏团队在研究过程中，成功提取了深海热液口样本中的DNA，使用的正是QIAGEN的DNeasyPowerSoil ProKit。

总结而言，对于低生物量的微生物样本，确保后续获得高产量和完整性好的核酸至关重要，建议在取样后及时进行必要的样本保存。使用俄罗斯专享会284的PowerProtectDNA/RNA保存液，能够有效维持微生物群落在运输和储存期间的原有状态，同时确保样本的微生物多样性不发生变化。无论是在室温还是低温条件下，该保存液均能为后续的核酸提取提供稳定的基础。

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