湖泊沉积物中DNA提取与PCR扩增

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1、第２３卷第４期地球科学进展Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．４２００８年４月ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥＡｐｒ．，２００８文章编号：１００１８１６６（２００８）０４０４３３０６湖泊沉积物中ＤＮＡ提取与ＰＣＲ扩增１，２１申慧彦，李世杰（１．中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京２１０００８；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）摘要：对湖泊沉积物中保存的生物大分子—ＤＮＡ进行研究分析，以探讨湖泊生态系统随环境改变而演变的过程。根据前人对土壤和海洋沉积物ＤＮＡ的提取方法，针对湖泊沉积

2、物的特点进行改进，在此基础上对太湖梅梁湾湖泊沉积岩芯进行ＤＮＡ提取和扩增。结果表明：不同深度湖泊沉积物均能获得ＤＮＡ，且纯度较高，ＯＤ２６０／ＯＤ２８０均大于１．４、ＯＤ２６０／ＯＤ２３０大于１．１，可直接用于ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｃｈａｉｎｒｅａｃｔｉｏｎ）扩增。对微囊藻的１６ＳｒＲＮＡ基因进行ＰＣＲ扩增，结果发现在前５个沉积物样品中，均得到了２００ｂｐ左右的微囊藻１６ＳｒＲＮＡ基因片段，表明微囊藻或已降解的微囊藻基因片段存在于这５个层位的湖泊沉积物中。这为利用湖泊沉积物中的生物分子来推断历史湖泊生物群落结构，

3、判断湖泊生态演变的历史提供了新的研究思路。关键词：湖泊沉积物；微囊藻；ＤＮＡ提取；ＰＣＲ扩增中图分类号：Ｐ５１２．２；Ｑ３４３．１文献标志码：Ａ湖泊沉积物作为流域地表运移物质、大气沉降海洋沉积物等研究中的成功应用，对湖泊沉积物中物质和湖泊内源物质的共同宿体，记录了区域气候ＤＮＡ的提取、识别和利用的研究也逐渐引起了人们［１，２］［１１］变化、生态演化、人类活动等丰富的信息。以湖的关注。如梁小兵对洱海、阿哈湖、百花湖沉积泊沉积物作为介质对湖泊生物生态的研究历来是探物中的生物大分子进行了系统的研究，并探讨了生索湖泊环境演变的

4、重要部分，以往这方面的研究多物大分子在湖泊沉积物中的分布规律和变化特征；［３］［４］［１２］建立在传统方法上的，如化学元素、沉积色素、赵兴青等从莫愁湖、太湖以及玄武湖表层沉积物［５］孢粉等。分子生物学是一门迅速发展的学科，广样品中直接提取到微生物群落的基因组ＤＮＡ，并通泛应用于其他学科的研究领域，并为这些学科的发过ＰＣＲＤＧＧＥ技术研究了不同湖泊和相同湖泊不［１３］展提供了新的研究方法，而开展分子生物学研究的同位点的微生物群落结构的多样性；徐瑶等从玄前提工作是从环境样品中提取ＤＮＡ（脱氧核糖核武湖获得了表层沉积物的Ｄ

5、ＮＡ，并对湖泊底泥中的［６］酸）。在１９９６年，Ｚｈｏｕ就报道了一种从土壤提取微囊藻ＤＮＡ进行了分子检测。总ＤＮＡ的方法，这也为后来从土壤、沉积物、水体等采用分子生物学手段对湖泊沉积物进行研究，环境样品提取ＤＮＡ提供了重要参考。近年来，从海这既是对湖泊沉积物研究工作的继承，又为该研究洋沉积物和湖泊水体中提取ＤＮＡ的工作也得到了提供了新的方法和技术途径。ＤＮＡ作为湖泊沉积广泛开展，并在此基础上对微生物群落结构多样性物中一种重要的生物大分子，它既是遗传物质，也是［７～１０］的研究也取得一定成效。随着ＤＮＡ在土壤、生物信息的

6、载体，所携带的精确的遗传信息可作为收稿日期：２００７１２１５；修回日期：２００８０３１７．基金项目：国家科技部重大基础研究前期研究专项“长江三角洲地区湖泊环境演变的人与自然相互作用过程研究”（编号：２００４ＣＣＡ０２９００）；中国科学院知识创新工程重大项目“人类活动驱动下的长江中下游湖泊环境变化研究”（编号：ＫＺＣＸ１ＳＷ１２１）联合资助．作者简介：申慧彦（１９７８），女，山东金乡人，博士研究生，主要从事湖泊资源与环境研究．Ｅｍａｉｌ：ｈｕｉｙａｎｓｈｅｎ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：李世杰（１９５

7、５），男，河南偃师人，研究员，博士生导师，主要从事湖泊沉积与全球变化研究．Ｅｍａｉｌ：ｓｈｊｌｉ＠ｎｉｇｌａｓ．ａｃ．ｃｎ４３４地球科学进展第２３卷研究湖泊沉积记录中生物和环境信息的一项很好的澈，悬浮层未受到扰动。采集样品后立即在表层０［１４］指标。聚合酶链式反应（ＰｏｌｙｍｅｒａｓｅＣｈａｉｎＲｅａｃｃｍ、４～６ｃｍ、８～１０ｃｍ、１３～１５ｃｍ、２０～２３ｃｍ及４１ｔｉｏｎ）即ＰＣＲ技术，是大量特异性ＤＮＡ片段扩增和～４４ｃｍ处采用无菌方法取得６个沉积样，冷藏带［１５］目的基因筛选的一种有效方法。通过分离提取

8、回实验室，于－２０℃冰箱保存，进行分析。湖泊沉积物中的ＤＮＡ，选择合适的引物，经过ＰＣＲ２．２方法扩增，结合ＤＮＡ的测序技术，就能鉴定湖泊沉积物本试验是在其他人对土壤以及海洋、湖泊沉积中生物种类和确定有机物源，从而可以用来解释湖物ＤＮＡ提取方法基础上，主要在以下３个方面进行泊区域的环境演变。因此，本文在前人研究工作的了改进：基础上