研究背景

        近年来，高通量测序技术的发展以及成本的降低，极大地促进了分子生物学技术在各领域的广泛应用 (潘孝明等，2014)。然而，大多数高通量测序需要足量高质量的基因组DNA作为起始材料。由于样品的来源、固有特性和保存条件等限制，导致可供分析使用的DNA难以满足要求。在一些实际应用中，起始材料量非常有限，例如胚胎植入前遗传学诊断仅使用1-2个胚胎细胞进行分析检测 (Harper and Sengupta, 2012)，法医鉴定中只有痕量DNA样品 (蔡海强等，2011)；此外，在使用古生物学或福尔马林、固定石蜡包埋处理的标本时，样品处理方式和存储条件也可能会降低现有DNA的质量和浓度 (Czyz et al., 2015)。在微型节肢动物生物学研究中同样存在这些限制，标本数量、体型以及保存的方式对于分子生物学而言都不理想，尤其是一些珍贵的老标本。在这些情况下，只能对有限数量的遗传标记进行评估，直接分析样本的基因组DNA在技术上具有挑战性。
        为了能利用现代分子生物学技术全面分析这些样本，基因组DNA可以通过扩增的方式提高其产量 (Long et al., 2020)。全基因组扩增技术经过近30年的发展，已经相当成熟，克服了传统PCR方法出现的非特异扩增和扩增偏向性。多重置换扩增技术 (multiple displacement amplification, MDA) 能够对有限的样品进行快速、均匀、无偏向性的全基因组位点扩增，能够确保基因组高覆盖度，量化拷贝数。全基因组扩增的前提是从来源有限的样本材料中尽可能多地获取高质量的起始DNA模板，因此基因组DNA的提取质量也是极其关键的一步。
        本文提供了详细的基因组DNA提取和全基因组扩增方案的实验流程，有助于初学者短时间内掌握。该方案已在节肢动物多个门类 (如弹尾纲、缨翅目、虱目、膜翅目、蜱螨目) 中应用，其有效性已在弹尾纲的分子系统学研究中得以验证，详细结果请参阅Sun et al., 2020。

材料与试剂

1. QIAamp DNA Micro Kit (QIAGEN，catalog number: 56304，15-25 °C储存，保质期1年)
   
2. QIAGEN REPLI-g UltraFast Mini Kit (QIAGEN，catalog number: 150033，-20 °C储存，保质期3年)
   
3. QIAGEN REPLI-g Single Cell Kit (QIAGEN，catalog number: 150343，-20 °C储存，保质期半年)
   
4. 50x TAE缓冲液 (Solarbio，catalog number: T1060-500，室温储存，保质期1年)
   
5. 琼脂糖 (BBI，catalog number: A600014-0060，室温储存，保质期5年)
   
6. 核酸染料 (BBI，catalog number: A606696-0600，2-8 °C储存，保质期2年)
   
7. λ/HindIII DNA Marker (Novoprotein，catalog number: dm011-01b，4 °C保存3个月，-20 °C保存2年)
   
8. Qubit dsDNA BR检测试剂盒 (Invitrogen，catalog number: Q32850，2-8 °C冰箱中避光保存)
   
9. Qubit dsDNA HS分析试剂盒 (Invitrogen，catalog number: Q32851，2-8 °C冰箱中避光保存)
   

仪器设备

1. 高压灭菌锅 (松下健康医疗器械柱式会社 (日本制造)，catalog number: MLS-3781L-PC)
   
2. 真空离心浓缩仪 (博然科仪有限公司，catalog number: RVC2-25CD Plus)
   
3. 电泳仪 (北京六一仪器厂，catalog number: DYCP-31DN)
   
4. 超纯水制机 (昆山总督机械有限公司，catalog number: MUL9000(A)-H-20)
   
5. 制冰机 (SNAYO，catalog number: SYM-F140AY65)
   
6. 凝胶紫外成像系统 (上海欧翔科学仪器有限公司，catalog number: Gelx 1650)
   
7. 烘箱 (上海新苗医疗器械制造有限公司，catalog number: DH6-9073658-Ⅲ)
   
8. PCR仪 (Alpha Thermal Cycler，catalog number: AC196)
   
9. Qubit荧光定量计 (Invitrogen，catalog number: Q33216)
   
10. 超净工作台 (上海沪静医疗器械有限公司，catalog number: VD-850)
    
11. 金属浴仪器 (杭州龙扬科学仪器有限公司，catalog number: HB10)
    
12. 数显恒温水浴锅 (金坛市杰瑞尔电器有限公司，catalog number: HH-2)
    
13. 3 μl、10 μl、20 μl、100 μl、200 μl、1 ml移液器 (BIOHIT，catalog number: 12662158)
    
14. 微波炉 (广东格兰仕微波生活电器制造有限公司，catalog number: P70D20N1P-G5(WO))
    
15. -20 °C冰箱 (中科美菱低温科技股份有限公司，catalog number: DW-YL270)
    
16. 普通4 °C冰箱 (美的集团电冰箱制造 (合肥) 有限公司，catalog number: BCD-283UTM6)
    
17. 旋涡混合器 (海门市其林贝尔仪器制造有限公司，catalog number: VORTEX-5)
    
18. 离心机 (长沙湘智离心机仪器有限公司，catalog number: TGL-20MB)
    
19. 电子天平 (塞多利斯科学仪器 (北京) 有限公司，catalog number: 00000246)
    

实验步骤