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陈旧动物皮张的古DNA提取方法比较研究

发表日期:2021-05-20来源:放大 缩小

  518日,《动物学研究》(ZOOLOGICAL RESEARCH,中科院动物学一区Top期刊)发表了中国科学院威尼斯正规官网-威尼斯官方网站-首页分子古生物学实验室付巧妹研究团队主导,与云南大学、新疆文物考古研究所、大理大学、德国Leibniz Institute for Primate Research、越南Wildlife ConsultantCuc Phuong Commune等单位共同合作完成题名为陈旧动物皮张的古DNA提取方法比较的研究的研究成果。

  众所周知,保存在博物馆中的动物标本通常是干制皮张标本,由于年代久远,这些样品中的DNA极易降解成短片段(50100bp),陈旧皮张中DNA的含量和质量均远低于新鲜材料,并且包含许多来自于环境的污染,故无法以常规的DNA实验方法进行提取和测序。此外,为了有效保存,很多皮张样品经过特殊鞣制处理,这也会极大地影响DNA的保存含量与质量。然而,对于一些珍稀保护动物甚至已灭绝动物来说,保存在博物馆里的标本可能是现在唯一能够获得并能开展遗传学研究的生物学材料。例如,金丝猴是我国一级保护动物,在我国仅西南部的云南、四川、贵州等省有极少量分布,而且其生活环境处于高山密林之中,地理环境和气候条件十分恶劣,调查人员见之一面尚且十分困难,遑论取其新鲜组织样品进行DNA实验,所以保存在博物馆中的金丝猴皮张样品是十分宝贵的材料。又如,我国灰狼的分布虽然比较广泛,但随着人口的大量增长,它们的自然栖息地遭受强烈地破坏,现在已经很难在野外获取新鲜的灰狼生物学样本进行研究,而博物馆保存的狼皮样品可以追溯到几十年甚至上百年前,较长时间的积累使得样品数量也相对较多,现在也已成为相关研究者的重点关注对象。

  针对年代久远的动物皮张样品开展的遗传学研究十分少见,此前没有合适的DNA提取方法可直接应用,所以寻找适于陈旧皮张材料的DNA提取方法,需要重新设计实验并进行对比,才能够利用这些宝贵的动物材料开展基因组范围的研究。所以大家专门以古DNA实验室现有DNA提取方法为基础进行方法改良并设计对比实验,以确定改良方法的有效性,探索出了一种高效提取陈旧或古代皮张样品DNA的实验方法。

  本研究比较4种提取方法对陈旧皮张DNA提取的有效性,研究比较了所有方法获得的DNA产量和内源短序列数、短序列复杂度、短序列末端损伤、短序列平均长度。结果发现,虽然4种方法均能够有效获取内源DNA片段,但相比于其他方法,改良的古DNA实验室方法能够获得更多和更好质量的DNA信息。改良的古DNA实验室方法在获取陈旧皮张DNA方面有一定优势。另外,本研究发现影响提取效果的原因主要是第二步纯化。所以研究认为。这种方法值得在博物馆保存的陈旧皮张样品的DNA提取方面进行推广应用。

  应用这一改良的陈旧皮张DNA提取方法,古DNA实验室已成功获得6例博物馆藏灰狼全基因组信息(Wang et al., 2019; iScience)等珍稀保护动物的DNA信息。

  本文通讯编辑为中国科学院威尼斯正规官网-威尼斯官方网站-首页付巧妹研究员,第一编辑为本所博士张明、高级工程师曹鹏及工程师戴情燕。本研究得到中国科学院战略性先导科技专项(B类)及国家自然科学基金、郑州大学的中华文明根系研究项目、Tencent科学探索奖、霍华德·休斯医学研究所的经费支撑。

  论文链接:doi: 10.24272/j.issn.2095-8137.2020.377
  陈旧动物皮张的古DNA提取方法比较研究。A:对比实验方案设计;B:总DNA量、内源DNA含量、克隆率、内源DNA片段质量等结果的对比
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