城头山遗址炭化稻米的遗传学研究
1997年，湖南省文物考古研究所与日本国静冈大学联合对城头山遗址水稻作了DNA分析，并从中成功的提取出水稻的DNA分子。
一、材料的选取
此次共选取分析材料12个，其中遗址材料7个，对比材料5个。
选取城头山遗址出土的7粒炭化稻、炭化米作为分析材料，按其形态可分为两类，3粒籼稻，4粒粳稻。
选取现代水稻对比样品4粒，按形态可分为2粒籼稻，2粳稻。 另外，再选取纯净水为对比样品。样品的编号等见表1
表1 炭 化 米 及 对 比 材 料
样品编号 名 称 形态分类 样品编号 名 称 形态分类
1 炭化米 籼 7 炭化米 粳
2 炭化稻 粳 8 水 对比
3 炭化米 籼 9 现代水稻 籼
4 炭化米 粳 10 现代水稻 粳
5 炭化米 粳 11 现代水稻 籼
6 炭化米 籼 12 现代水稻 粳
二、炭化水稻DNA的提取方法
城头山遗址炭化稻、米DNA的分析步骤分为提取、扩增 (又称PCR)、电泳及测序四步骤。
1．炭化米DNA的提取
炭化米DNA的提取步骤，多达三十多项，要求严格，在此仅作简单的叙述，所涉及的化学试剂为多种试剂的混合液，在此只用实验室中通用的符号代替。
a.将样品洗净放入液氮中碾碎。
b.取上述样品分别加入SDS，离心沉淀，保留上部溶液；重复此步骤，但加入KOAC。
c.上述溶液中加入B混合液，离心，取下部沉淀。
d.4在上述沉淀物中加入NAOAC和乙醇。
e.5真空干燥。
2．遗址炭化稻、米的DNA扩增
经上述提取的炭化米DNA量非常少，必须以此为母本，进行反复的复制，以扩大遗传信息。
DNA扩增的流程复杂，在此仅将炭化米DNA的扩增原理叙述如下：
水稻DNA为一个螺旋状的双链结构，它有一个特性，在96°C的高温情况下，双链解开，变为二条单链;当温度降至55°C时，每一条单链上的碱基按照A和T，G和C可以相互结合配对，而A和G、C；G和A、T之间不能结合配对的原则进行配对。
将提取出的炭化米DNA重复上述两个步骤，但在温度是55°C时，人为加入含有A、T、G、C碱基的反应液，让其与炭化稻、米的DNA进行配对。当温度升到72°C时二条完整的螺旋状双链DNA复制完毕。不断重复此过程，原有的l个DNA分子扩增为2个，2个扩增为4个，……以2n的形式不断进行扩增，(n为重复次数)。
此步骤循环下去炭化米DNA的片段会不断扩大。
3．DNA的电泳
DNA经电泳后才能观察。在电流的作用下，不同的对比材料DNA片段移
动的速度是不同的。将分析材料的DNA放在琼脂板中，二端接上电源，在电流的作用下，DNA在琼脂板上移动，留下类似食品带上条形码一样的DNA带型，不同的物种有不同的带型，反之，根据带型的位置也就可以判断不同物种。
4．炭化稻米的测序
炭化稻米的测序的目的是为了判断经提取、扩增、电泳后的DNA就是炭化米的DNA，而不是其它物质的DNA，因为其它物质的DNA的带型位置偶尔会与水稻带型位置相同。
解决这问题的关键是将炭化稻米的DNA碱基序列和现代水稻DNA的碱基序列相对比，假若二者的DNA能进行碱基配对，说明提取物为炭化稻米的DNA。
首先将遗址炭化稻米的DNA在高温下分离成二个单链，并将其涂在胶片上，然后放到同样分离成单链并染了色的现代水稻DNA中，如果在胶片上留下了染了色的DNA，说明炭化稻米的DNA和现代水稻的DNA牢牢地结合在一起，二者之间的碱基配对成功，
三、城头山遗址炭化稻米 DNA分析结论
城头山遗址7粒炭化稻米的DNA经提取、扩增、电泳、测序，样品1、4、7具有类似现代水稻粳稻的带型显示，其余4粒无水稻带型显示。因此可以确切的说城头山遗址炭化稻米的性质部分与现代水稻粳稻类似，而那些无水稻带型显示的炭化米，其DNA分子在地下埋藏6000多年的过程中，已经分解了，因此不再具有水稻的带型。
参考文献
佐藤洋一郎，长江流域的稻作文明，1997，油印本。
佐藤洋一郎，稻の起源は长江中•下流域たつた，《日经サィェンス》
王象坤、才宏伟等，中国普通野生稻的原始型及是否存在籼粳稻分化的初探，《中国水稻科学》1994年4期
游修龄、郑云飞，河姆渡稿谷研究进展及展望，《农业考古》，1995年1期
顾海滨，湖南澧县城头山遗址新石器时代水稻及其类型，《考古》，1996年8期。
