【高效提取】从“土”到“基因”，如何高效捕获环境中的“基因密码”

土壤/粪便样本的挑战：为什么DNA提取如此困难？

1、腐殖酸（土壤）：土壤中的腐殖酸类似“分子胶水”，与DNA竞争结合硅胶膜或磁珠，降低吸附效率，还会抑制PCR反应。

2、胆汁盐/胆红素（粪便）：动物粪便中的胆汁盐会破坏细胞膜，但同时干扰DNA纯化，导致提取的DNA片段断裂或降解。

3、多糖与酚类物质：植物残渣（如粪便中的纤维素）或土壤有机物释放的多糖，形成黏稠溶液，堵塞纯化柱或干扰离心。

4、重金属离子（如Ca²⁺、Fe³⁺）：与DNA结合形成沉淀，降低得率，并抑制后续酶反应。

1、细胞壁差异：样本中细菌（革兰氏阳性/阴性）、真菌（几丁质壁）、孢子（厚壁休眠体）共存，单一裂解方法难以通杀。

2、低丰度目标微生物：病原菌或功能菌可能占比极低，DNA易被高丰度物种“淹没”，需高灵敏度提取技术。

1、土壤类型差异：黏土吸附性强，DNA易丢失；沙土颗粒磨损纯化柱，影响过滤效率。

2、粪便新鲜度影响：新鲜粪便中活菌多，但宿主细胞（如人类/动物上皮细胞）DNA污染严重；陈旧粪便DNA降解率高。

3、空间异质性：土壤/粪便内部微生物分布不均，取样偏差可能导致提取结果波动。

1、环境胁迫下的微生物：极端pH、干旱等环境导致微生物死亡，释放的DNA被核酸酶快速降解（如土壤中的DNase）。

2、微量样本挑战：野外采集的样本量有限，需试剂盒在低起始量下仍能稳定回收DNA。