在生物医疗领域，高质量的环境DNA提取对宏基因组学研究至关重要，但这项工作往往面临诸多挑战。环境DNA的质量和产量往往受到样本类型和核酸提取方案的影响，尤其在低生物量、难破碎以及含有高浓度重金属或腐殖质的样本中，问题更为突出。此外，不同的环境DNA提取方案可能引入偏差，影响微生物群落的组成研究[1]。

为了帮助科研人员克服这些困难，缩短实验周期，并减少数据偏差，ag尊龙凯时针对不同来源的水体样本、检测需求及研究领域总结了有效的水体前处理方法，并推荐了相应的核酸提取方案。本期文章将聚焦于重金属污染土壤及沉积物等低生物量样本，分享成功的经验和技巧。

重金属污染土壤DNA提取的挑战与解决方案

高效提取重金属污染矿区土壤中的DNA是发现重金属耐受菌属、研究重金属污染的生物修复策略以及揭示潜在的重金属氧化还原过程的基础。相较于其他土壤生态系统，重金属污染土壤往往具有极端的pH值、高重金属浓度、丰富的腐殖质以及缺乏关键营养成分，从而导致生物量低且含有大量抑制剂，使用试剂盒直接提取容易出现低产量及DNA质量差的结果。

针对这些特殊样本，合理的前处理和适当的DNA提取方案组合可以获得显著的效果。中国地质大学董海良课题组[2]研发了一种高效的DNA提取方法，采用去腐试剂（如EDTA和NaCl）对重金属污染土壤样本进行前处理，以去除腐殖质和重金属，并加入细菌分离液进行密度梯度离心分离微生物。随后，使用ag尊龙凯时的DNeasyPowerSoil ProKit进行DNA提取，与传统的PowerSoil DNA Isolation Kit进行对比，结果显示DNeasyPowerSoil ProKit在DNA质量上显著提升，更适合后续的PCR等实验。

沉积物样本的DNA提取策略

沉积物是另一个重要的环境样本，微生物在维护海底环境和海洋生态平衡中发挥关键作用。然而，由于沉积物中腐殖质含量高和微生物丰度低，传统的土壤DNA提取方法在提取时往往存在困难。Demkina等[1]对市场上八款微生物DNA提取试剂盒在水体、沉积物及海洋无脊椎动物消化道样本的提取效果进行比较。结果表明，DNeasyPowerSoil ProKit在DNA浓度和完整性方面表现优异，其DIN值在-20℃保存三个月后仍保持在55以上，证明了其DNA的高完整性。

此外，残留在DNA样品中的抑制剂对后续PCR等酶反应具有消极影响，可能导致假阴性结果。上述研究中，利用PCR扩增效率对DNA的纯度及抑制剂去除情况进行了二次评估。DNeasyPowerSoil ProKit的提取流程包括专门的抑制剂去除步骤，展现了出色的抑制剂去除能力。研究比较表明，DNeasyPowerSoil ProKit在结果可重复性、α多样性及OTUs方面表现最佳。

适用于宏基因组长读长测序的DNeasyPowerSoil ProKit

DNeasyPowerSoil ProKit能够有效提取较高完整性的微生物DNA，非常适合进行宏基因组长读长测序。长读长测序的超长读长和高精准度使其能够实现更高分辨率的“种”鉴定。例如，浙大杭州国际科创中心吴法柏团队在墨西哥加州湾的研究中，使用QIAGEN的DNeasyPowerSoil ProKit提取深海热液口的岩石和沉积物样本DNA。[3]这些研究进一步验证了重金属污染土壤与沉积物样本的有效前处理及核酸提取方案。

为了确保在处理低生物量微生物样本时能够获得高产量和良好完整性的核酸，建议在样本采集后及时进行适当的保存。ag尊龙凯时的PowerProtectDNA/RNA专用保存液能有效渗透细胞，终止微生物活性，使微生物群落在运输及储存期间保持原有状态，从而保持微生物多样性。同时，该保存液能在多个温度范围内保持DNA和RNA的稳定性，为下游的核酸提取提供了便利。

如果您希望了解更多关于微生物组样本的核酸提取方案，欢迎扫描下方二维码获取更多信息。

参考文献：
1. Demkina, et al. Scientific Reports: Benchmarking DNA isolation methods for marine metagenomics, 2023.
2. 郭东毅等. 微生物组实验手册: 一种针对重金属污染土壤的高效DNA提取方法—去腐试剂前处理结合标准试剂盒提取, 2021.
3. Laso-Perez, et al. Nature Microbiology: Evolutionary Diversification of methanotrophic ANME-1 archaea and their expansive virome, 2023.