海山沉积物DNA提取方法的比较研究：产量、纯度与片段完整性的系统评估

本研究针对深海沉积物环境DNA(eDNA)提取的难题，系统比较了Qiagen DNeasy PowerSoil Pro Kit(DN)、蔗糖裂解法(SL)和Macherey-Nagel(MN) NucleoSpin Soil Kit三种方法的效能。通过NanoDrop/Qubit定量、琼脂糖凝胶电泳和Femto Pulse片段分析，发现DN方法在DNA产量(最高浓度)、纯度(260/280>1.8)和片段完整性(>50kb)方面均显著优于其他方法，尤其适合第三代测序(TGS)应用。该成果为海洋生物多样性研究提供了标准化eDNA提取方案。

　　

深海海山作为"海洋中的热带雨林"，蕴藏着全球约35%的海洋特有物种，其沉积物中的环境DNA(eDNA)如同记录生物活动的"分子化石"。然而，这些珍贵的遗传物质常被包裹在复杂的矿物基质中，并受到高压、低温等极端环境影响，传统提取方法往往面临产量低、片段短、抑制剂多三大难题。随着第三代测序技术(TGS)如Oxford Nanopore和PacBio的普及，对长片段DNA的需求日益迫切——就像拼图游戏，碎片越大越容易还原完整的生物多样性图谱。

为此，中国深海科学与工程研究所的研究团队在《Ecological Genetics and Genomics》发表研究，首次系统比较了三种主流DNA提取方法在深海沉积物样本中的表现。研究采用重力取样器和Smith McIntyre抓斗采集拉克沙群岛海域6个不同深度的沉积物样本，通过NanoDrop 8000紫外分光光度计、Qubit 4.0荧光定量、琼脂糖凝胶电泳和Femto Pulse高分辨率片段分析系统等关键技术，从浓度、纯度、片段长度三个维度进行综合评价。

【Field Sampling】
样本采集自2023年拉克沙群岛海域不同深度的海山沉积物，采用-80℃冷冻保存确保DNA稳定性。

【Pre-processing of sediment and DNA extraction methods】
比较DN、SL、MN三种方法的标准化操作流程，特别考察了DNA纯化步骤对去除腐殖酸等抑制剂的效果。

【Results】
关键发现包括：1)DN方法平均DNA浓度达SL方法的3.2倍；2)DN提取物的A₂₆₀/A₂₈₀比值稳定在1.8-2.0之间，显著优于SL组(1.4-1.6)；3)Femto Pulse显示DN方法可获得>50kb的DNA片段，而SL组80%片段<10kb；4)纯化步骤使MN方法的A₂₆₀/A₂₃₀比值从1.2提升至1.9。

【Discussion】
研究表明DN方法采用的机械裂解与化学裂解协同策略能有效破碎沉积物中的细胞壁，其硅胶膜纯化技术对去除深海沉积物特有的多糖-蛋白质复合物效果显著。相比之下，SL方法因依赖单一的化学裂解导致DNA片段严重断裂，而MN方法在富含黏土矿物的样本中结合效率下降。

【Conclusion】
该研究确立了DN方法作为深海沉积物eDNA提取的金标准，其获得的高分子量DNA(HMW DNA)可直接用于Nanopore测序，使宏基因组组装连续性(N50)提升5-8倍。这一突破不仅解决了深海生物监测的技术瓶颈，更为"深海生命之书"的解读提供了关键解码工具。