核酸提取是水体微生物分子分析的第一步，其质量直接影响后续实验结果的可靠性。传统核酸提取方法（如酚氯仿法、离心柱法）存在操作繁琐、耗时较长（单次提取需2-3小时）、人为误差大等问题，且易因水体中腐殖酸、重金属等抑制剂残留，导致核酸纯度低、后续PCR扩增抑制。尤其针对低生物量水体（如寡营养湖泊）或高污染水体（如工业废水），传统方法往往难以兼顾提取效率与核酸质量，限制了微生物分析的精准性。
博清生物科技（南京）有限公司研发的核酸提取仪基于磁珠法原理，集成样品裂解、核酸结合、洗涤、洗脱全流程自动化，可实现16个样品同时处理，单次提取时间缩短至30分钟以内。该仪器通过优化裂解缓冲液配方与磁珠吸附条件，可减少抑制剂残留、提高核酸回收率。
一、材料与方法
（一）实验材料
1、水样采集
每类水体设置 3 个重复采样点：
河流样品（R）：采集某市城区河流表层水；
湖泊样品（L）：采集城郊淡水湖泊表层水；
近海样品（M）：采集近海口表层水。
所有水样采集后立即置于4℃保温箱中，24小时内完成预处理。
2、主要试剂与仪器
仪器：博清生物核酸提取仪；超微量分光光度计；荧光定量PCR仪；高通量测序仪；电泳仪。
试剂：博清生物磁珠法水体微生物核酸提取试剂盒；传统酚氯仿提取试剂；基因高通量测序试剂盒；基因qPCR试剂盒；琼脂糖。
（二）实验方法
1、水样预处理
取100mL水样，通过0.22μm聚碳酸酯滤膜真空抽滤富集微生物；将滤膜剪碎后转入50mL 离心管，加入10mL无菌PBS缓冲液，涡旋振荡10分钟，4℃、8000rpm 离心10分钟，收集菌体沉淀，用于后续核酸提取。
2、核酸提取
设置两组提取方法，每组3次重复：
博清仪器组：按照核酸提取仪操作说明书，取菌体沉淀加入500μL裂解液，涡旋混匀后转入仪器专用反应板；设置提取程序：裂解温度56℃、时间10分钟，磁珠结合时间5分钟，洗涤次数3次，洗脱温度70℃、时间5分钟；最终洗脱体积为50μL，收集核酸溶液。
传统方法组：采用酚氯仿法：菌体沉淀中加入500μL裂解液（含1% SDS、10mmol/L EDTA），65℃水浴30分钟；加入等体积酚-氯仿-异戊醇（25:24:1），涡旋2分钟，4℃、12000rpm 离心10分钟；取上清液，重复酚氯仿抽提1次；加入0.8倍体积异丙醇，-20℃沉淀30分钟；4℃、12000rpm离心15分钟，沉淀用75%乙醇洗涤2次，晾干后用50μL无菌水溶解，即得核酸溶液。
3、核酸质量检测
浓度与纯度：使用超微量分光光度计检测核酸浓度（ng/μL）及A260/A280、A260/A230 比值。
完整性：采用1%琼脂糖凝胶电泳（120V、30分钟），EB染色后通过凝胶成像系统观察核酸条带，判断是否存在降解（完整核酸条带为清晰单一亮带，无弥散）。
4、水体微生物分析
高通量测序：以提取的核酸为模板，扩增16S rRNA基因V4-V5区；PCR产物纯化后构建Illumina文库，通过MiSeq平台测序；使用QIIME2软件进行数据分析，统计 OTU（操作分类单元）数量、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数，并进行物种注释。
qPCR检测：以氨氧化细菌amoA基因为目标；反应体系（20 μL）：SYBR Premix Ex Taq 10μL，上下游引物各0.8μL，模板核酸2μL，无菌水6.4μL；反应程序：95℃预变性30秒；95℃变性5秒，58℃退火30秒，72℃延伸30秒，40个循环；记录Ct值，计算扩增效率。
5、数据分析
采用SPSS 26.0软件进行统计分析，两组间差异采用独立样本t检验，P<0.05为差异显著；使用R4.2.0软件绘制物种相对丰度热图及多样性指数箱线图。
二、结果与分析
（一）核酸提取质量对比
1、浓度与纯度
不同水体样品中，博清仪器组的核酸提取浓度均显著高于传统方法组：河流样品中，博清组浓度为62.1±3.5ng/μL，传统组为35.8±2.9ng/μL；湖泊样品中，博清组为55.3±4.1 ng/μL，传统组为30.2±3.2ng/μL；近海样品中，博清组为57.2±3.8ng/μL，传统组为31.5±2.7ng/μL。
纯度方面，博清仪器组的A260/A280比值稳定在1.85-1.95，符合纯DNA标准；而传统方法组因蛋白残留，A260/A280比值普遍为1.55-1.68，低于标准范围。A260/A230比值中，博清组均>2.0（2.05-2.18），表明抑制剂残留少；传统组则为1.2-1.5，提示存在腐殖酸或盐类残留。
2、核酸完整性
琼脂糖凝胶电泳结果显示，博清仪器组提取的核酸条带清晰单一，无明显弥散，表明核酸完整性好，无降解；而传统方法组的核酸条带存在不同程度的弥散现象，尤其河流样品（高污染）的弥散更明显，提示核酸降解严重，可能与传统方法操作步骤多、暴露时间长有关。
（二）高通量测序结果对比
1、群落丰富度与多样性
博清仪器组的OTU数量显著高于传统方法组：河流样品中，博清组OTU为1923±85，传统组为1286±68；湖泊样品中，博清组为1815±76，传统组为1192±59；近海样品中，博清组为1740±92，传统组为1167±71。
多样性指数方面，博清仪器组的Shannon指数（反映群落多样性）显著高于传统方法组（P<0.05），而Simpson指数（反映群落优势度）显著低于传统方法组（P<0.05），表明博清仪器提取的核酸能更全面地反映水体微生物的群落多样性，减少低丰度物种的遗漏。
2、物种组成与注释
物种注释结果显示，博清仪器组的物种注释率（98.2%-99.1%）高于传统方法组（92.5%-94.3%）。在门水平上，两组均以变形菌门、蓝细菌门、拟杆菌门为主，但博清组能检出传统方法组遗漏的低丰度门；在属水平上，博清组检出的潜在功能属丰度更接近实际水体情况，而传统方法组因抑制剂残留，部分功能属的丰度被低估。
（三）qPCR检测结果对比
以amoA基因为目标的qPCR结果显示，博清仪器组的Ct值显著低于传统方法组（P<0.05），扩增效率显著高于传统方法组（P<0.05）：河流样品中，博清组Ct值为23.8±0.4，扩增效率98.5%；传统组Ct值为28.2±0.7，扩增效率83.1%。这表明博清仪器提取的核酸中抑制剂残留少，模板质量高，更适合后续定量分析。
三、讨论
本研究通过对比实验验证了博清生物核酸提取仪在水体微生物分析中的优势，其核心性能提升可归因于以下三点：
（一）自动化磁珠法的高效性：传统酚氯仿法依赖人工操作，步骤繁琐且易因离心、移液误差导致核酸损失；而博清仪器采用磁珠法，通过自动化控制裂解温度、结合时间等参数，实现核酸的高效吸附与洗脱，显著提升提取浓度（平均提升79%），且单次提取时间缩短至30分钟，满足环境监测中“快速批量分析”的需求（如突发水污染事件的应急检测）。
（二）抑制剂残留的有效控制：水体中的腐殖酸、重金属等抑制剂是影响核酸质量的关键因素——传统方法仅通过酚氯仿抽提去除杂质，效果有限；而博清仪器配套试剂盒中的洗涤缓冲液可特异性结合抑制剂，通过多次自动化洗涤（3次）显著降低残留，表现为A260/A230比值>2.0，进而减少对后续PCR的抑制。
（三）微生物群落的精准表征：低丰度微生物（如功能型氨氧化细菌）往往是水体生态过程的关键驱动者，但传统方法因提取效率低易导致其漏检；博清仪器通过高回收率（核酸浓度提升）和低抑制剂残留，显著提高OTU数量（平均提升50%）及低丰度物种检出率，使群落多样性指数更接近实际水体情况，为生态研究中“微生物功能-环境因子关联分析”提供可靠数据基础。
在环境监测应用中，博清仪器的优势可具体体现为：针对高污染水体，其可快速提取高质量核酸，通过qPCR检测致病菌或功能基因，实现水质污染程度的快速评估；针对寡营养水体，其高灵敏度可检出低丰度微生物，为早期生态退化的预警提供依据。在生态研究中，该仪器可支撑长期动态监测，通过批量处理样品减少人为误差，提升数据的可比性。
博清生物科技（南京）有限公司研发的核酸提取仪在水体微生物核酸提取中表现出高浓度、高纯度、高自动化的优势，其提取的核酸可满足高通量测序、qPCR等后续分子生物学分析的要求，显著提升水体微生物群落表征的精准性。该仪器可有效解决传统方法操作繁琐、抑制剂残留多、低丰度物种漏检等问题，为环境监测中的水质快速评价及生态研究中的微生物功能解析提供高效、可靠的技术支撑，具有广泛的应用前景。
