油气资源与工程全国重点实验室地层微生物资源与应用研究中心(地微中心)万云洋教授团队在原油核酸快速检测研究中得到国内外同行认可,首次用紫外分光光度法对各类原油(含稠油)进行了上千次提取分离检测,并用定量荧光聚合酶链式反应和高通量测序等方法进行了校正,实现了对原油(CO)、中质油(MO)、普通稠油(OHO)、特稠油(EHO)和超稠油(SHO)的分级快速检测分析。部分成果以论文Rapid Accuracy determining DNA purity and concentration in heavy oils by spectrophotometry methods (Manuscript ID:PETSCI580)《分光光度法快速精确测定稠油DNA纯度和浓度》在领域顶刊Petroleum Science《石油科学》上发表(链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1995822623001863)。论文工作联合了辽河油田和中国地质大学(北京)。
国际上一般认为qPCR或高通量是测定DNA的“金标准”,实际上,这取决于被测DNA的质量(浓度和纯度)。如被测DNA样品的质量较差,差DNA样品进入下一步流程,对于基于引物扩增的PCR和qPCR,或打散拼接组装的高通量测序分析,都是灾难性的,因此必须要提前进行质量控制。
从2008年开始,万云洋教授团队尝试了几十种改进DNA质量的提取方法,2014年完成首批实验, 2017年获得首项国家发明专利《提取原油总脱氧核糖核酸的方法及试剂盒》(ZL 201710116846.5),2019年获得国际PCT/CN2019/104518专利Preparation and application of DNA kit for extracting heavy oil genome,同年获得进入国家阶段发明专利ZL 201980096695.9《提取稠油基因组脱氧核糖核酸的方法及试剂盒和应用》;至2023年论文接收发表,已历时15年。本团队的相关工作也可见论文《柱式法和磁珠法提取原油脱氧核糖核酸》、《基于自主核酸提取方法分析单油井采出液微生物》(https://cup.edu.cn/dwzx/xwdt/cg/a7a3910c8b36435aae2459b6f97900d6.htm)等。
该团队从原油和储层特性对微生物的影响着手,在快速检测技术领域,首次提出利用紫外分光光度仪表征储层物性与DNA及其微生物之间的相关性,具有更廉价、更快速、更便利、更精准的优点。期刊认为“这是一个相对新领域“(this field is relatively new)”,评审专家认为 “PCR对于DNA分析自然是重要的,但进行PCR之前DNA的质量(纯度和浓度)必须得到保证”(PCR is definitely important for DNA analyses but before it DNA should be granted in good quality and certain concentration)、“论文提出了廉价,快速,非消耗性的分光光度法,撰写和组织的很好”( A cheap, rapid, non-consumable spectrophotometry method was proposed. It is generally well written and organized)、“这篇论文重点强调了石油科学中一个非常不同寻常的方面,致力于发现原油中的DNA。石油化学家对此非常好奇的想知晓原油中有多少DNA、其属于何种生物和其完整性。”(The article highlights a very unusual aspect of petroleum science dedicated to the discovery of DNA in oil. Probably, petrochemists would be curious to know how much DNA is contained in oil, what organisms it belongs to and what its integrity is). “他们的研究表明BMP和NPMTTZ等分光光度法,在测定石油和稠油的DNA浓度和纯度方面,是定性上最受欢迎的快速非消耗性方法。他们的发现对于《石油科学》的读者群体有着非常重要的意义,值得出版。”(They showed that spectrophotometry such as BPM and NPMTTZ are qualitatively favorite methods as the quick non-consumable methods in determining DNA concentration and purity of medium oil and heavy oil. Their finding is of great significance to the readership of Petroleum Science and thus deserves publication)。
此项工作持续得到了国家重大科技专项、中石油重大战略专项、国家自然基金、中国石油大学(北京)前沿战略项目的支持,得到了科学技术处、油气资源与工程全国重点实验室(国重)、非常规油气科学技术研究院、地层微生物资源与应用研究中心(地微中心)等单位的大力支持。从2007年开始,先后培养了多位本科生、研究生和博士生,其中穆红梅等同学坚持从硕士到博士投入了全时研究,熊驷骏等同学则从本硕博一体化坚持至今。本项工作的相关延伸研究,光吸收和光散射影响标准化的阶段性工作正在持续完善中。