未包裹DNA土壤水示踪剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种未包裹DNA土壤水示踪剂，所述示踪剂的组成如下：0.1

【技术实现步骤摘要】
未包裹DNA土壤水示踪剂及制备方法


[0001]本专利技术属于环境保护领域，具体地说，涉及一种未包裹DNA土壤水示踪剂及制备方法。

技术介绍

[0002]DNA示踪剂理论上可以是任意序列，且人工合成的DNA在合成时可以确保其序列在环境中背景值为零，免受环境中其他试验或其他DNA的影响。因此，人工合成的DNA示踪剂因其可编码性、特异性、不受环境背景值影响，对环境无污染的优势成为一种新兴的水土环境示踪剂。
[0003]未包裹DNA在环境中易分解，在土壤中的半衰期只有几天，且容易被土壤颗粒吸附，恢复率低。在砂柱实验中，随着DNA长度的增加，DNA示踪剂穿透曲线的峰值高度/恢复率呈下降趋势，且DNA示踪剂的恢复率通常比保守示踪剂低2
‑
4个数量级。近年来，兴起了利用PLGA、PLA、SiO2等材料包裹DNA的新技术，尽管包裹后的DNA示踪剂不易被分解，在示踪地表水、污染物排放过程中得到较好的应用，但包裹后的DNA示踪剂粒径更大，难以穿透土壤孔隙，示踪剂恢复率低，不宜在水土环境中应用。目前尚未从改进未包裹DNA示踪剂配方方面提高DNA恢复率的相关研究报道。
[0004]目前，未包裹DNA示踪剂和包裹的DNA示踪剂应用于不同水土环境各有不足。未包裹DNA示踪剂易分解、易吸附，在真实土壤中穿透率低。而包裹的DNA示踪剂粒径大，易被土壤过滤，在土壤中穿透率更低。因此，亟需开发一种新型的土壤水示踪剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种未包裹DNA土壤水示踪剂及制备方法。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供一种未包裹DNA土壤水示踪剂，所述示踪剂的组成如下：0.1
‑
20μmol/L长度为80
‑
120bp的单链DNA，0.01
‑
0.2mol/L Tris，0.001
‑
0.2mol/L EDTA，0.2
‑
0.8g/L亮蓝，并用NaOH或HCl溶液调pH至7.0
‑
9.0。
[0007]优选地，所述示踪剂的组成如下：0.2μmol/L长度为80
‑
120bp的单链DNA，0.1mol/L Tris，0.1mol/L EDTA，0.5g/L亮蓝，并用5
‑
6mol/L NaOH或5
‑
6mol/L HCl溶液调pH至7.0
‑
9.0。
[0008]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述单链DNA为88bp的单链T12 DNA，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。
[0009]本专利技术还提供所述示踪剂的制备方法，合成的单链DNA经HPLC纯化后，与预先配制的含Tris、EDTA、亮蓝的溶液按比例混合，最后用NaOH溶液调pH。
[0010]本专利技术示踪剂的设计原理如下：(1)pH8.0为DNA最佳储存酸碱度，在pH3.0
‑
9.0范围内，随着示踪剂pH增加，土壤对DNA的吸附量有明显减少，因此，pH8.0为适宜DNA保存、吸附量较少、与中国北方土壤pH(7.0
‑
9.0)最接近的折中示踪剂酸碱度；(2)Tris缓冲溶液具有稳定示踪剂体系pH的作用，可以使DNA处于pH8.0的最佳储存酸碱度。EDTA可以螯合二价
及高价金属阳离子(如Mg
2+
、Mn
2+
、Fe
2+
、Ca
2+
、Al
3+
等)，抑制DNase(DNA酶)的活性，减小DNA的分解；(3)由于二价金属阳离子可形成阳离子桥，促进DNA在土壤中的吸附，EDTA在不影响DNA示踪效果的前提下，螯合土壤和溶液中的二价金属阳离子，可减小DNA在土壤中的吸附，提高DNA的恢复率。
[0011]本专利技术还提供所述示踪剂在土壤环境示踪中的应用。本专利技术的示踪剂推荐应用于砂土中。
[0012]前述的应用，预先测试土壤pH，将所述示踪剂的pH调至土壤pH(如pH8.0)后使用。
[0013]优选地，所述示踪剂的投入量为土壤总孔隙体积的10％
‑
20％。
[0014]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：
[0015](一)本专利技术示踪剂采用小尺寸的未包裹的单链DNA(直线长度小于30nm)作为主要成分，避免了尺寸较大的包裹DNA(如最小直径为60nm的二氧化硅微球，多数在几百纳米甚至微米级别)在土壤中受到的物理过滤。
[0016](二)与现有DNA示踪剂相比，本专利技术示踪剂中的Tris缓冲液维持了未包裹DNA土壤水示踪剂稳定的pH(可在7.0
‑
9.0范围内调整)，适用于中国北方大多数砂土，且可根据待测土壤预先调节示踪剂pH，提高了示踪剂投入使用时的稳定性，最大程度避免了pH变化对DNA吸附的影响，便于量化分析。
[0017](三)本专利技术示踪剂中的EDTA通过螯合二价及高价金属阳离子，如Mg
2+
、Mn
2+
、Fe
2+
、Ca
2+
、Al
3+
等，一方面抑制DNA酶的作用，降低了的DNA的分解，另一方面抑制了阳离子桥的形成，降低了DNA的吸附，从而提高了DNA示踪剂的穿透恢复率。
[0018](四)穿透饱和土柱的恢复率实验表明，本专利技术未包裹DNA土壤水示踪剂与已有的DNA示踪剂相比，具有在真实土壤中不易分解、不易吸附、穿透率更高的优势。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例5中试验装置示意图。图中，1
‑
马氏瓶；2
‑
升降台；3
‑
土柱(或有机玻璃柱)；4
‑
蠕动泵；5
‑
自动部份收集器。
[0020]图2为本专利技术实施例5中砂土粒度分布曲线图。
[0021]图3为本专利技术实施例5中未包裹的DNA土壤水示踪剂的穿透曲线。
[0022]图4为本专利技术实施例5中含低浓度Tris和EDTA的DNA示踪剂的穿透曲线。
[0023]图5为本专利技术实施例3中未包裹的DNA土壤水示踪剂穿透曲线。
[0024]图6为本专利技术实施例3中现有聚乳酸(PLA)包裹的DNA示踪剂穿透曲线。
[0025]图7为本专利技术实施例3中未包裹DNA土壤水示踪剂与聚乳酸(PLA)包裹的DNA示踪剂对比试验装置示意图。
具体实施方式
[0026]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。实施例1未包裹DNA土壤水示踪剂的制备
[0027]本实施例提供一种未包裹DNA土壤水示踪剂，其组成如下：0.2μmol/L单链T12DNA(SEQ ID NO:1)，0.1mol/L Tris，0.1mo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.未包裹DNA土壤水示踪剂，其特征在于，所述示踪剂的组成如下：0.1
‑
20μmol/L长度为80
‑
120bp的单链DNA，0.01
‑
0.2mol/L Tris，0.001
‑
0.2mol/L EDTA，0.2
‑
0.8g/L亮蓝，并用NaOH或HCl溶液调pH至7.0
‑
9.0。2.根据权利要求1所述的示踪剂，其特征在于，所述示踪剂的组成如下：0.2μmol/L长度为80
‑
120bp的单链DNA，0.1mol/L Tris，0.1mol/L EDTA，0.5g/L亮蓝，并用5
‑
6mol/L NaOH或5
‑
6mol/L HCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪超子，郭麟熙，刘家荣，梁承鹏，刘耿，霍再林，牛俊，胡曾杰，袁曜，王钰浩，谢恩，焦健，赵枭，法科宇，张煜涵，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：