WW T 0036-2012 田野考古出土人类遗骸DNA获取技术规范.pdf
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1、 A16 备案号:37260-2012 WW 中华人民共和国文物保护行业标准 WW/T 0036 2012 田野考古出土人类遗骸DNA 获取技术规范 Technical specification for DNA extraction from archaeological human remains (报批稿) 2012-07-31发布 中华人民共和国国家文物局 发 布 2012-08-01实施 中华人民共和国文物保护行业标准 田野考古出土人类遗骸DNA获取技术规范 Technical specification for DNA extraction from archaeological
2、human remains WW/T 00362012 * 中华人民共和国国家文物局主编 文物出版社出版发行 (北京市东城区东直门内北小街2号楼) E-mail: 北京达利天成印刷公司印刷 新 华 书 店 经 销 * 开本:880毫米1230毫米 1/16 印张:1 2012年12月第1版 2012年12月第1次印刷 统一书号:1150101802 定价:10.00元 目 次 WW/T 00362012 前言 1 范围 1 2 术语和定义 1 3 样本采集、运输和保存 1 3.1 样本采集 1 3.2 样本运输 2 3.3 样本保存 2 4 样本评估 2 5 DNA提取 3 5.1 基本要求
3、3 5.2 古DNA实验室基本设置 3 5.3 样本处理 3 5.4 DNA提取原理 4 5.5 硅粒法 4 5.6 硅离心柱法a 5 5.7 硅离心柱法b 6 5.8 DNA提取液质量鉴定 7 6 真实性验证 8 6.1 实验室内部真实性验证 8 6.2 克隆测序 8 6.3 其他实验室重复验证 8 附录A(规范性附录)样本采集记录格式 9 附录B(规范性附录)样本保存现状记录格式 10 附录C(资料性附录)样本检测记录格式 11 参考文献 12 I WW/T 00362012 II 前 言 本标准依据 GB/T 1.12009 给出的规则起草。 本标准由中华人民共和国国家文物局提出。 本标
4、准由全国文物保护标准化技术委员会(SAC/TC 289)归口。 本标准负责起草单位:吉林大学。 本标准主要起草人:周慧、朱泓、蔡大伟、张全超、崔银秋、许月。 WW/T 00362012 III WW/T 00362012 IV 1 范围 田野考古出土人类遗骸DNA获取技术规范 WW/T 00362012 本标准规定了田野考古出土人类遗骸DNA获取的基本操作技术及要求。 本标准适用于田野考古出土人类遗骸DNA的获取。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 脱氧核糖核酸 DNA deoxyribonucleic acid 由脱氧核糖核苷酸构成的高分子聚合物。互补的双链呈双螺旋形,它
5、是绝大多数生物的遗传物 质。 2.2 聚合酶链反应 PCR polymerase chain reaction 一种体外扩增DNA的方法,可在混合的DNA中特异地扩增靶序列。 2.3 外源DNA exogenous DNA 样本之外的DNA,例如考古发掘者、样本采集者、样本研究者以及DNA提取相关实验人员的 DNA。 3 样本采集、运输和保存 3.1 样本采集 3.1.1 采集工具 骨骼样本采集工具:毛刷、小型电锯、小型电钻等。 牙齿样本采集工具:毛刷、拔牙钳、牙钻等。 软组织样本采集工具:手术刀、医用剪刀、镊子等。 3.1.2 基本要求 在考古发掘过程中,对需要进行采集的样本,应减少人员直接
6、接触,并避免阳光直射或雨淋,尤 其是不能用水清洗。对于特别潮湿的样本,应先置于阴凉处晾干。 采集者应戴一次性无菌的头套、口罩、手套,使用无菌采集工具。 为了避免样本间的交叉污染,每采集完一个样本后,均需更换新的无菌采集工具。对于不便更换 的采集工具应用5%次氯酸溶液清洗干净后再使用。 对于接触样本的人员,宜用口腔拭子采集口腔黏膜细胞,或拔取数根带有毛囊的头发,以备后续 的真实性验证。 3.1.3 采集方法 3.1.3.1 骨骼 宜选择表面完整无破损且光滑致密的样本,放入一次性塑封袋中,并贴上样本标签(见图1)。 对于特别珍贵的样本,可在骨骼局部位置用小型电锯切下一小块骨片(约2g),或用小型电
7、钻钻 取适量骨粉(约2g)。切割骨片或者钻取骨粉前,应先用毛刷清理骨骼表面的泥土或其他沉积物,并 1 WW/T 00362012 用5%次氯酸溶液擦拭骨骼表面,以除去骨骼表面的外源DNA污染。 样本标签 出土遗址: 出土编号: 采集时间: 采集者: 备注: 年 月 日 3.1.3.2 牙齿 图1 样本标签 用拔牙钳将牙齿从上颌骨或下颌骨中拔出,放入一次性塑封袋中,并贴上样本标签。 对于特别珍贵的样本,可用牙钻在牙根部分钻取适量牙粉。钻取牙粉前,应先将牙齿置于5%次氯 酸中浸泡15min,以除去牙齿表面的外源DNA污染。 3.1.3.3 软组织 采集毛发样本时,如果有毛囊应连同毛囊一起拔取数根,
8、放入一次性塑封袋中,并贴上样本标 签。 采集肌肉、皮肤以及脑和内脏等器官样本时,应用手术刀切取或医用剪子剪取部分样本,用镊子 夹取放入一次性塑封袋中,并贴上样本标签。 3.1.4 采集记录 填写样本采集表,见附录A中的表A.1。 3.2 样本运输 样本装箱时宜用泡沫塑料分隔固定,以避免在运输过程中样本颠簸受损。 样本运输时,宜采用冷冻或冷藏运输方式。 3.3 样本保存 样本入库时,样本库管理者应立即对样本进行照相,并保存电子文档和纸质文档。 样本库管理者填写样本保存现状表,参见附录B中的表B.1。 骨骼和牙齿等硬组织样本宜置于-20、软组织样本宜置于-80冰箱中保存。 4 样本评估 实验前,研
9、究人员要从多方面评估样本,以确定样本是否适合用于DNA提取,包括以下方面: a)样本的埋藏情况,包括有无墓室/棺椁、土壤特性、酸碱度、湿度等; b)样本的保存现状,包括入库时间,保存温度、湿度等; 2 c)样本的外观形态特征,包括样本的质地、颜色、表面风化及破损情况 等; WW/T 00362012 d)样本的保存状态测试评估,宜对样本进行DNA定量、天冬氨酸(Asp)外消旋反应速率、骨质 结构及成分分析等检测分析,参见附录C中的表C.1。 5 DNA提取 5.1 基本要求 DNA提取的基本要求如下: a)所有实验操作均应在专门的古DNA实验室中完成; b)实验操作者应穿着无菌的实验服,戴一次
10、性无菌头套、口罩和手套; c)在实验中应使用不含外源DNA的实验试剂; d)在实验中应使用一次性实验耗材,并经过高压蒸汽灭菌(0.1MPa,121,20min); e)在实验中需多次重复使用的器具,应先进行超声清洗,接着用5%次氯酸溶液浸泡15min,最后 高压蒸汽灭菌; f )在进行实验前,应用5%次氯酸溶液擦拭超净操作台,并紫外线照射30min; g)在进行样本处理时,每处理完一个样本,应及时更换新的无菌牙钻钻头或电锯锯片; h)在进行实验过程中应设置空白对照,用来监测实验过程中的外源DNA污染。 5.2 古DNA实验室基本设置 5.2.1 古DNA实验室功能分区及仪器设备如下: 样本处理
11、区:牙钻、小型电锯、冷冻研磨机、超净工作台等; DNA提取区:恒温摇床、高速冷冻离心机、超净工作台、微量移液器等; PCR加样区:小型高速离心机、冰箱、超净工作台、微量移液器等; PCR扩增区:PCR仪; DNA检测区:凝胶成像仪、电泳仪、紫外分光光度计、天平、冰箱、微波炉、微量移液器 等。 5.2.2 样本处理区、DNA提取区和PCR加样区应配备独立的空气过滤系统。 5.2.3 DNA检测区应设在与其他工作区不同的楼层或不同的建筑物里面,以避免PCR扩增产物对其他 工作区的污染。 5.2.4 实验室应配备带紫外灯和正压气流的超净工作台。 5.3 样本处理 5.3.1 骨骼的处理 首先用毛刷清
12、理骨骼表面的泥土或其他沉积物,并用5%次氯酸溶液擦拭骨骼表面,以除去骨骼 表面的外源DNA。接着用电锯切下一小片骨片(约2g),用牙钻钻头打磨骨片表面(重复3遍,约打 磨掉1mm2mm厚),进一步除去骨表面的污垢和杂质。将打磨好的骨片置于5%次氯酸溶液中浸泡 15min。然后依次用超纯水、无水乙醇洗涤,此过程重复3遍,紫外线照射30min,晾干。最后将骨片放 入冷冻研磨机中,液氮冷却,打磨成骨粉,分装成500mg/管,-20冷冻保存。 在样本采集过程中,切割获取的骨片可参考上述处理方法。 在样本采集过程中,钻取的骨粉应先用5%次氯酸溶液中浸泡5min。然后依次用超纯水、无水乙醇 洗涤,此过程重
13、复3遍,直接用于DNA提取。 5.3.2 牙齿的处理 首先用毛刷清理牙齿表面的泥土或其他沉积物,将清理后的牙齿置于5%次氯酸溶液中浸泡 3 WW/T 00362012 15min。然后依次用超纯水、无水乙醇洗涤,此过程重复3遍,紫外线照射30min,晾干。最后将牙齿放 入冷冻研磨机中,液氮冷却,打磨成牙粉,分装成500mg/管,-20冷冻保存。 在样本采集过程中钻取的牙粉,应先用5%次氯酸溶液中浸泡5min。然后依次用超纯水、无水乙醇 洗涤,此过程重复3遍,直接用于DNA提取。 5.3.3 软组织的处理 采集的毛发样本,依次用超纯水、无水乙醇洗涤,此过程重复3遍,直接用于DNA提取。 采集的皮
14、肤、肌肉、脑和内脏样本,应先用无水乙醇擦拭表面,再用剪刀将其剪碎后,置于5%次 氯酸溶液中浸泡15min。然后依次用超纯水、无水乙醇洗涤,此过程重复3遍,直接用于DNA提取。 5.4 DNA提取原理 本标准推荐三种基于硅法的DNA提取方法:硅粒法、硅离心柱法a、硅离心柱法b,其原理是:在 高盐溶液中,DNA可与二氧化硅结合,并能够被低盐溶液或水洗脱,通过简单的结合清洗洗脱步 骤即可获得纯DNA。 硅粒法:利用二氧化硅微粒与DNA结合。 硅离心柱法:利用离心柱中的硅胶膜与DNA结合。 5.5 硅粒法 5.5.1 试剂 除非另有规定,硅粒法所需试剂。 5.5.1.1 二氧化硅微粒Silicon d
15、ioxide (SiO2)。 5.5.1.2 异硫氰酸胍Guandine thiocyanate (GuSCN)。 5.5.1.3 乙二胺四乙酸Ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA)。 5.5.1.4 蛋白酶K Proteinase K。 5.5.1.5 三羟甲基氨基甲烷Tris hydroxymethyl aminomethane(Tris)。 5.5.1.6 氯化钠Sodium chloride(NaCl)。 5.5.1.7 盐酸Hydrochloric acid(HCl,37%)。 5.5.1.8 无水乙醇 Ethanol(100%,EtOH)。
16、5.5.2 缓冲液 利用5.5.1中的试剂配制下列缓冲液。 5.5.2.1 裂解缓冲液(0.45mol/L EDTA,0.25mg/mL蛋白酶K,pH 8.0)。 5.5.2.2 DNA结合缓冲液(5mol/L GuSCN,25mmol/L NaCl,50mmol/L Tris),室温避光保存。 5.5.2.3 DNA清洗缓冲液(50% EtOH,125mmol/L NaCl, 10mmol/L Tris,1mmol/L EDTA,pH 8.0)。 5.5.2.4 DNA洗脱缓冲液(10mmol/L Tris,1mmol/L EDTA,pH 8.0)。 5.5.3 二氧化硅微粒悬浮液1) 二氧
17、化硅微粒悬浮液的配制步骤如下: a)称量4.8g二氧化硅微粒,置于50mL离心管中,加入超纯水至40mL刻度线,涡旋振荡后,室温 静置1h; b)吸取39mL上清液到一个新的50mL离心管,涡旋振荡后,室温静置4h; c)移除35mL上清液,加入39L HCl, 涡旋振荡混匀,室温避光保存。 5.5.4 DNA提取步骤 1) BIO 101公司的Ancinet DNA GLASSMILK 或QIAGEN公司的QIAEX Suspension是适合的市售产品的实例。给出这一信息是为了方便本标准的使用者,并不表示对这些产品 的认可。 4 5.5.4.1 DNA释放 在裂解缓冲液的作用下,DNA从样
18、本组织细胞中释放出来,具体步骤如 下: WW/T 00362012 a)在装有500mg样本的15mL离心管中加入10mL裂解缓冲液,同时设置空白对照; b)用封口膜封好盖子,放入摇床,37、150r/min振荡16h-24h。 5.5.4.2 DNA与二氧化硅微粒结合 DNA释放后,需将DNA与二氧化硅微粒结合,具体步骤如下: a)将上述样本及空白对照6000g离心2min,转移上清液至新的50mL离心管中; b)加入40mL DNA结合缓冲液和100L 二氧化硅悬浮液,用浓盐酸调节pH值至4.0; c)用封口膜封好盖子,放入摇床,37、150r/min振荡3h; d)6000g离心2min
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