中国对虾生物量评估的环境DNA检测技术 的建立及优化

近年来,环境DNA(Environmental DNA, eDNA)技术作为一种新的水生生物调查方法发展迅速,在水生生态系统的研究领域被广泛应用到物种检测、生物多样性评价、生物量评估等方面。然而,很少有研究专门评价eDNA技术操作流程中不同的eDNA富集方法与提取方法对研究结果的影响,从而针对具体研究对象建立一套最佳的eDNA技术操作流程。此外,由于物种间生活习性的差异,不同物种释放到环境中的DNA量及DNA片段大小不同,因而,针对不同研究对象需采用不同的eDNA富集与提取方法。本研究以中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)为研究对象,采用滤膜法富集eDNA,结合血液与组织DNA提取试剂盒提取eDNA。选取直径为47 mm的玻璃纤维膜、硝酸纤维膜、聚碳酸酯膜、尼龙膜共4种材质的滤膜,每种滤膜根据其孔径大小设置0.45、0.8、1.2、5 μm共4个梯度,取样水量设置500 ml、1 L、2 L共3个梯度。结果显示,滤膜材质、滤膜孔径大小及取样水体体积均对中国对虾的定性与定量分析具有一定的影响,其中,0.45 μm的玻璃纤维滤膜过滤2 L水样能够检测到的DNA拷贝数最多,并依据此建立了一套中国对虾eDNA技术的操作流程,提高了中国对虾的检出率,为后续中国对虾的分布监测及生物量评估提供了基础。     

中国对虾生物量评估的环境DNA检测技术 的建立及优化

近年来,环境DNA(Environmental DNA, eDNA)技术作为一种新的水生生物调查方法发展迅速,在水生生态系统的研究领域被广泛应用到物种检测、生物多样性评价、生物量评估等方面。然而,很少有研究专门评价e DNA技术操作流程中不同的eDNA富集方法与提取方法对研究结果的影响,从而针对具体研究对象建立一套最佳的eDNA技术操作流程。此外,由于物种间生活习性的差异,不同物种释放到环境中的DNA量及DNA片段大小不同,因而,针对不同研究对象需采用不同的eDNA富集与提取方法。本研究以中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)为研究对象,采用滤膜法富集eDNA,结合血液与组织DNA提取试剂盒提取e DNA。选取直径为47 mm的玻璃纤维膜、硝酸纤维膜、聚碳酸酯膜、尼龙膜共4种材质的滤膜,每种滤膜根据其孔径大小设置0.45、0.8、1.2、5μm共4个梯度,取样水量设置500 ml、1 L、2 L共3个梯度。结果显示,滤膜材质、滤膜孔径大小及取样水体体积均对中国对虾的定性与定量分析具有一定的影响,其中,0.45μm的玻璃纤维滤膜过滤2 L水样能够检测到的DNA拷贝数最多,并依据此建立了一套中国对虾e DNA技术的操作流程,提高了中国对虾的检出率,为后续中国对虾的分布监测及生物量评估提供了基础。     

人工模拟条件下环境DNA宏条形码技术的定量分析初探

近年来,环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)在水生生态系统生物多样性评估等相关领域中得到广泛应用,因其具有快速测算群落中物种丰度的潜能,eDNA宏条形码技术成为资源保护和管理中颇具应用前景的调查工具。虽然大量证据表明eDNA高通量测序获得的reads数与自然环境中生物相对数量具有相关性,但一直不能得到明确的量化关系结果。eDNA的富集、扩增过程中的偏倚等诸多不确定因素,制约了该技术在生物资源调查领域的推广应用。假定水体中的eDNA全部回收,且PCR扩增时不存在引物偏倚性,这种理想状态下的水体中eDNA组成与其高通量测序reads数是否存在线性关系？为此,本研究在实验室可控条件下,选择2个同属近缘的凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)和墨吉对虾(Penaeus merguiensis),对其DNA样品进行不同比例混合,模拟从自然水体中富集到的eDNA复合样品,既保证了样品的回收率,又降低了引物偏倚的干扰。以此为模板,探究eDNA宏条形码技术检测种群相对数量的准确性。结果显示,当2个物种DNA模板浓度比例为1∶1时,高通量测序结果注释得到的2个物种reads数比值为13/24(墨吉对虾/凡纳滨对虾),可见,即使是同属近缘种间依然存在轻微的引物偏倚现象,引物偏移率为1.5%。同时,根据7个实验组获得的高通量测序结果注释得到的2个物种reads数比值与对应模板中2个物种DNA浓度比值之间的线性回归分析表明,水体中eDNA组成与其高通量测序reads数间呈明显线性关系,即y=0.0716x+0.7043 (r²=0.9824)。综上所述,本研究为验证eDNA宏条形码技术监测水生生物资源量的可行性提供了直接证据,也为后续DNA宏条形码技术的定量研究提供了思路。     

环境DNA在长江江豚监测中的应用

为了从水体环境中提取到高质量的eDNA环境DNA(environmentalDNA,eDNA),应用于长江中长江江豚(Neophocaenaphocaenoidesasaeorientalis)的分布调查,本研究比较了滤膜孔径和水样保存方式对eDNA获取的影响,同时对比了eDNA技术与传统调查法对长江江豚的检测结果。结果显示水样抽滤时间与滤膜孔径大小呈负相关关系,且都可以检出目标生物;水样采集后需在6 h内完成抽滤处理,或在冷藏条件下短期保存48 h;长江流域江苏段中观测到长江江豚出现的8个检测点均检测出长江江豚eDNA,而在10个未观测到长江江豚的水域中有3个检测出其eDNA。研究结果表明,相比传统目视监测方法, eDNA技术在长江江豚监测中不仅具有较高的准确性,还具有更高的灵敏性,可作为长江江豚种群调查的有效辅助检测工具。     

环境DNA技术在水域环境中的应用进展

简述了环境DNA发展进程,介绍了环境DNA应用领域,包括物种及物种多样性研究、生物量评估、珍稀物种和入侵物种监测。归纳了环境DNA研究方法,样品的采集与保存、eDNA捕获、提取、分析。指出了eDNA技术的优势和存在的问题。提出,在今后的环境DNA研究中,一方面要大力发展并推广eDNA技术;另一方面应尽快制定一个统一的eDNA监测方法标准化框架,将eDNA技术和传统调查方法相结合,才能更好地对水生生物进行监测,在水生生态文明建设中发挥更为重要的作用。     

环境DNA技术在湖泊生物资源调查中的应用进展

简述了环境DNA(eDNA)技术的研究背景以及在湖泊生物资源研究中的应用.指出,eDNA方法操作简单、特异性强、灵敏度高,还能对入侵种和引进种及时监测,不仅拓展了生物资源调查方式,还能弥补传统方法的不足.提出,虽然eDNA技术有其独特的优势,但同时该项技术还存在着一些不足,今后对于特定水域利用eDNA技术进行物种调查的...     

环境DNA(eDNA)技术在水生生态系统中的应用研究进展

环境DNA(Environmental DNA,eDNA)是指从皮肤、黏液、唾液、精子、分泌物、卵、粪便、尿液、血液、根、叶、果实、花粉和腐烂体等释放出来的、普遍存在的、游离的DNA分子。环境DNA技术是指从环境样品(土壤、沉积物和水体等)中直接提取DNA片段后利用测序技术进行定性或定量分析的方法。近年来随着分子生物学的发展,环境DNA技术已经成为一种新的水生生物调查方法,其主要被用来进行生物入侵的防治、濒危物种的保护、生物多样性的评价以及生物量的评估等。作者综述了环境DNA技术的发展历程、操作流程、在水生生态系统中的应用、优势以及存在的问题,同时对环境DNA在生态学领域中的应用前景进行了展望。     

环境DNA技术在象山港水域鱼类多样性调查中的应用与评估

通过对象山港水域环境DNA(eDNA)样品的采集和高通量测序分析,并结合渔业资源调查数据,阐述象山港主要鱼类群落的种类组成和多样性特征,探讨了环境DNA技术在典型海域鱼类多样性研究中的应用前景.结果显示,共从象山港水域环境DNA样品中检测到26个常见鱼类物种,隶属于辐鳍鱼纲(Actinopterygii)的7个目中的2...     

环境DNA分析技术—一种水生生物调查新方法

掌握珍稀濒危和外来入侵物种的分布状况对于物种保护和管理十分重要。环境DNA(Environmental DNA)分析通过收集、分离和分析环境样品中的DNA来检测物种是否存在,是一种低耗、高效、高灵敏度的无损伤性物种监测新技术(e DNA)。本文综述了环境DNA技术的发展、分析方案、优势及存在的问题,主要综述了该方法在外来入侵物种足迹追踪、濒危珍稀水生生物资源调查和物种多样性分析中的研究现状,并对环境DNA分析技术在生物多样性保护研究中的应用前景进行了展望。     

环境DNA技术及在鱼类监测中的应用

随着人类活动的影响,鱼类资源正在急剧下降,开展鱼类监测对于鱼类多样性的保护具有非常重要的意义。传统的鱼类监测方法因具有破坏性、调查者也要专业形态学知识、调查工作量大等弊端,故亟需一种新的技术方法进行辅助补充。环境DNA （eDNA）技术的发展使得鱼类调查更加的省时省力、节约成本、无损伤,目前在鱼类的监测中广泛使用,然而eDNA技术也存在着一定的缺陷所以不能完全取代传统方法。eDNA技术包含了样品的采集及处理、eDNA提取、eDNA扩增、测序和生物信息学分析几个主要步骤,在整个流程中每一个步骤都非常必要,对单个步骤又有不同的实验方案,选择不同对鱼类eDNA的检测效率也会产生重要的影响。目前国外对于eDNA技术应用于鱼类监测所研究的问题较为丰富而全面,如生物多样性监测、入侵物种检测、濒危物种检测和生物量的估算等,虽然国内的起步不晚,但国内对此研究方向较为单一,需要进一步重视。     

基于环境DNA的岩原鲤检测及生物量评估

为建立岩原鲤基于环境DNA （eDNA）的实时荧光定量PCR （qPCR）检测方法,准确鉴别岩原鲤并探讨e DNA浓度与其生物量的定量关系,实验根据岩原鲤mtDNA中12S rRNA基因序列设计eDNA引物和TaqMan探针,利用PCR扩增出岩原鲤12S rRNA基因的序列,克隆入pMD19-T载体,构建重组质粒作为qPCR标准;使用梯度稀释质粒标准品作为模板,进行qPCR扩增,制作标准曲线,建立岩原鲤qPCR检测方法,并评价其特异性、灵敏性和应用效果。结果显示,引物和TaqMan探针对供试的岩原鲤样品出现荧光增长曲线,显示阳性扩增,而其他鱼类和空白对照均未得到扩增信号,表现为阴性;qPCR的阈值循环数（C_t）与标准品拷贝数的线性关系好,且线性范围广,获得的标准曲线相关系数（R²）达到0.999,检测限位DNA浓度为5×10^-6 ng/μL,扩增效率为94.7%;检测养殖不同数量岩原鲤的水体中eDNA浓度,目标DNA浓度和岩原鲤数量存在线性正相关性（R²=0.957）,得到岩原鲤DNA浓度与其个体数...     

黄海中国对虾环境DNA(eDNA)的垂直分布规律及其影响因素初探

准确掌握物种分布和种群动态是渔业资源评估的基础.然而,对某些种群规模小或生活史复杂的物种进行监测的难度很大.近年来,环境DNA技术快速兴起,已被广泛应用于各类物种监测、生物多样性评估和生物量评价等领域.为了解冬季中国对虾(Fenneropenaeuschinensis)越冬洄游过程中的分布情况,2019年12月在黄海中...     

Environmental DNA as a monitoring tool for the endangered freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera L.): a substitute for classical monitoring approaches?

相似文献   

The sceptical optimist: challenges and perspectives for the application of environmental DNA in marine fisheries

Application of environmental DNA (eDNA) analysis has attracted the attention of researchers, advisors and managers of living marine resources and biodiversity. The apparent simplicity and cost‐effectiveness of eDNA analysis make it highly attractive as species distributions can be revealed from water samples. Further, species‐specific analyses indicate that eDNA concentrations correlate with biomass and abundance, suggesting the possibility for quantitative applications estimating abundance and biomass of specific organisms in marine ecosystems, such as for stock assessment. However, the path from detecting occurrence of an organism to quantitative estimates is long and indirect, not least as eDNA concentration depends on several physical, chemical and biological factors which influence its production, persistence and transport in marine ecosystems. Here, we provide an overview of basic principles in relation to eDNA analysis with potential for marine fisheries application. We describe fundamental processes governing eDNA generation, breakdown and transport and summarize current uncertainties about these processes. We describe five major challenges in relation to application in fisheries assessment, where there is immediate need for knowledge building in marine systems, and point to apparent weaknesses of eDNA compared to established marine fisheries monitoring methods. We provide an overview of emerging applications of interest to fisheries management and point to recent technological advances, which could improve analysis efficiency. We advise precaution against exaggerating the present scope for application of eDNA analysis in fisheries monitoring, but also argue that with informed insights into strengths and limitations, eDNA analysis can become an integrated tool in fisheries assessment and management.     

Detecting the brook floater,a freshwater mussel species at risk,using environmental DNA

1. The use of environmental DNA (eDNA) is a promising approach for the detection of aquatic species, including species at risk. One freshwater mussel species of interest in Atlantic Canada, the brook floater (Alasmidonta varicosa), is listed as being of Special Concern under the Species at Risk Act in Canada and as Vulnerable on the International Union for Conservation of Nature Red List. Further scientific data regarding species distribution and critical habitat is needed for the protection and conservation of this species.
2. The aim of this study was to design, optimize, and apply a species-specific quantitative polymerase chain reaction assay for the detection of brook floater from eDNA samples, and to assess temporal variability in brook floater eDNA quantities.
3. Through an eDNA survey performed in New Brunswick rivers in 2017 and 2018, brook floater DNA was found at a total of 16 out of 56 sites sampled. The amount of brook floater DNA detected at all 16 sites was always below the theoretical limit of detection of the assay, and, as such, results were classified as either ‘inconclusive’ or ‘suspected’.
4. The co-detection of eastern pearlshell (Margaritifera margaritifera), a more abundant freshwater mussel species in Atlantic Canada, was successfully used as a natural positive control.
5. Temporal variability in the amount of eDNA found in the water was also assessed at a site with a known brook floater population and minimal variability in eDNA quantities was observed from May to September.
6. These results provide researchers and managers with a new tool for the detection of the brook floater in support of conservation and monitoring efforts.

     

The effect of temperature on environmental DNA degradation of Japanese eel

Fisheries Science - The environmental DNA (eDNA) technique is a convenient and powerful tool to detect rare species. Knowledge of the degradation rate of eDNA in water is important for...     

环境DNA在水域生态中的研究进展

环境DNA(environmental DNA,eDNA)是指生物通过皮肤脱落、唾液、配子、粪便以及分泌物等方式向环境中释放的游离DNA。环境DNA具有敏感性、准确性以及容易操作等诸多优势,更能实时地反映物种多样性以及生物量等,近两三年受到了世界各地学者们的大量关注。水域环境高度复杂,环境DNA在水域生态领域具有重要的应用价值。本文主要从环境DNA在水域生态的应用以及研究方法方面对环境DNA的研究做一小结,同时介绍环境DNA在其他生境的应用,以期为水域生态的研究提供参考。     

Monitoring a loss: Detection of the semi‐aquatic crocodile lizard (Shinisaurus crocodilurus) in inaccessible habitats via environmental DNA

相似文献