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在水体中存留时间的检测研究——以中国对虾为例

精确地掌握物种的分布与种群动态是保护生物学的基础。然而,对于某些具有特殊生活史的物种以及群体数量非常少的种群而言,物种分布检测极其困难。DNA条形码技术与环境DNA(Environmental DNA,eDNA)的结合使以上困难得以解决。鉴于eDNA易降解、在环境中含量低的特性,探究其在环境中的持续存留时间对于后续准确进行定性与定量分析至关重要。本研究以中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)为研究对象,结合实时荧光定量PCR定量分析了水环境中eDNA随时间的降解情况,基于赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC),选择了最适于eDNA随时间降解的统计模型。结果显示,当eDNA的释放源头被去除后,eDNA在水体中的含量与时间呈负相关关系,其在环境中的存留时间为30 d左右。本研究旨在为合理规划物种的定性检测与定量评估提供理论依据,以期将人为因素造成的实验误差降到最低。     

诺氟沙星在中国对虾养殖环境中的残留规律

研究了药浴给药和药饵给药两种方式下,诺氟沙星(NFLX)在中国对虾养殖环境中的残留、迁移、富集等动态变化规律,以期为其生态风险评价提供参考数据。结果表明,NFLX进入中国对虾养殖池塘后,水体中药物浓度迅速下降,两种给药方式下,最高浓度均不超过40μg/L。底泥表现出明显的吸附积累,而且长时间保持吸附残留。在药浴给药方式下,底泥中的药物浓度最高可达4 375.76μg/kg。     

黄海北部中国对虾放流虾的生物环境

根据1991年和1992年6月～7月的调查,描述了黄海北部近岸的浮游植物、浮游动物、鱼类、甲壳动物和软体动物等的分布,鱼类和幼对虾的食性,分析了各种生物的竞食关系。估算了体长3 cm 幼对虾的生态容量为14.7亿尾。     

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。     

用DNA斑点杂交法检测对虾及其饵料和环境生物携带白斑综合症病毒状况的调查

于1996-1998年采用DNA斑点杂交法,完成了共计836份养殖对虾,213份对虾饵料和环境生物样品的检测。结果显示,对虾在每年的4-10月都可检测出白斑综合症病毒（WSSV）,6月出现最高峰,阳性检出率达到42.6%;其次,为7月和5月,分别达31.6%和24.5%。在对虾不同生长阶段（包括亲虾、各期幼体、仔虾、幼虾及成虾）均可检出WSSV,其中以仔虾的带毒率最高,达36.4%,其次为糠虾幼体,达34.6%。体长范围1.1-2.0cm的仔虾阳性率最高,其次体长为5.1-6.0cm的幼虾样品。检测的中国对虾样品（625份）带毒率为16.8%,日本对虾样品（211份）带毒率为45.0%。对虾主要饵料及环境生物类群包括鱼类、虾类、蟹类、桡足类、端足类、沙蚕、卤虫均可检出WSSV,其中小型虾类、端足类、桡足类、蟹类样品的WSSV检出率均高于20%。     

呋喃西林代谢产物在中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)体内的消除规律及其对代谢酶活性的影响

中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)以30 mg/kg体重剂量投喂呋喃西林药饵5 d后,检测对虾各组织中呋喃西林代谢物氨基脲(Semicarbazide, SEM)浓度和肝胰腺中的药物代谢酶活性。结果显示,肝胰腺中药物起始和达峰浓度最大,远远高于其他各组织。20 d实验结束时,SEM浓度依次为肌肉>鳃>甲壳>血淋巴>肝胰腺,消除半衰期为肌肉(5.89 d)>甲壳(4.66 d) >鳃(2.95 d) >血淋巴(2.70 d) >肝胰腺(1.47 d),肝胰腺中SEM消除最快,肌肉中消除最慢,药物残留时间较长。与对照组相比,给药组肝胰腺中乙氧基香豆素-O-脱乙基酶(ECOD)和氨基比林-N-脱甲基酶(APND)活性均呈现先下降后上升的趋势,停药3 h时,ECOD活性极显著低于对照组(P<0.01),酶活性被最大程度抑制,随后出现上升趋势,并分别于48、72、96、120、240 h时,ECOD活性均极显著高于对照组(P<0.01);APND在停药6 h和9 h时活性最低,被抑制效应最大(P<0.01),240 h时极显著高于对照组(P<0.01),之后APND活性降低并趋向对照组水平。结果表明,SEM在中国对虾体内消除缓慢,消除半衰期较长,并对ECOD、APND酶活性有影响,推测ECOD、APND参与呋喃西林在中国对虾体内的代谢消除。     

影响中国对虾(Penaeus Orientalis)室内交尾的主要因素

<正> 对虾室内交尾率低,限制了对虾大规模越冬生产。研究实践表明: 影响对虾室内交尾的主要因素如下: 1.生物节律。海虾和养殖虾的交尾活动都具有明显的季节性和日节律,在自然海区对虾交尾从10月中旬开始,到11月上旬结束。交尾期大约两周左右。交尾高峰一般在10月下旬。对虾的蜕皮与交尾都集中在大潮汛期,阴历九月初的大潮汛中有82％的雌虾交尾,阴历九月     

环境条件对中国对虾交尾影响的试验观察↑（*）

本文报告了在室内条件下中国对虾雄性生殖系统不同部位精子形态、激活反应及外界环境对对虾交尾影响等的试验观察。雄性生殖系统被分为３部分：精巢（Ｔ）、输精管和精荚（ＴＡ）;输精管又分为前、中、后３段,其中的前（ＡＶＤ）、中（ＭＶＤ）、后（ＰＶＤ）３部分以及精巢和精荚被分别匀浆取样镜检,观察精子形态。结果表明：中国对虾雄性精巢、输精管、精荚及雌虾纳精囊内精子的形态、对卵水的激活反应能力有所差异,是一逐渐成熟过程;雄虾具有多次交尾能力,不同环境条件对中国对虾的交尾影响明显;当雌虾比例较高时交尾率也高;不同对虾密度对交尾影响不明显     

中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)“黄海3号”新品种的培育

2006年收集中国对虾“黄海1号”保种群以及海州湾、莱州湾2个野生群体为基础群体构建核心育种群,采用群体选育技术以仔虾Ⅰ期耐氨氮胁迫成活率和收获时对虾体重为选育指标,经过连续5代选育,培育出中国对虾“黄海3号”新品种。新品种耐氨氮胁迫能力强,仔虾Ⅰ期成活率较商品苗种提高21.2%,养殖成活率提高15.2%;生长速度快,收获对虾平均体重较商品苗种提高11.8%。AFLP 技术分析获得5代选育群体的平均多态位点比例分别为42.28%、40.64%、40.32%、39.95%和38.05%。研究结果显示,随着选育世代的增加,选育群体的遗传多样性呈现下降趋势,但随着选育时间的延长,世代之间的分化逐渐降低,群体的遗传结构开始趋于稳定。     

环境DNA技术在鱼类资源研究中的应用

环境DNA (Environment DNA, eDNA) 技术因其无创、高效、经济、灵敏等特点在水生生态系统生物评价中愈来愈引起人们的重视。文章围绕eDNA技术的内容、应用现状和面临的挑战3个方面,系统综述了该技术在实验室环境和野外环境水生生态系统生物量评估中的应用进展,探讨其优劣势、生态过程、评估错误等内容,展望了该技术在水生生物量评估领域的应用前景,以期为eDNA技术的相关应用研究提供参考。

     

中国对虾亲虾反季节培育技术的初步研究

2001年11月18～28日自日照水产研究所等几处中国对虾越冬室筛选性腺有一定发育并已交尾的雌虾36尾，并采用光线控制、水温控制、饵料调节、性腺催熟等方法，促使对虾性腺快速发育。至2002年1月10日从性腺培育成熟的对虾亲虾中选取3尾，使用0．5m。塑料桶进行苗种培育。实验结果表明，中国对虾不经过常规的越冬管理，只要具备对虾亲虾发育的环境条件，在一定时间内性腺即可发育成熟．并能进行正常苗种培育。     

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。     

长江口及邻近海域大型无脊椎动物数量分布及其与环境因子的关系

根据2006年6、8、10月长江口及邻近海域缺氧区底拖网定点捕捞调查资料,分析了长江口及邻近海域大型无脊椎动物群落结构组成及数量分布.结果表明,长江口大型无脊椎动物种类共49种,隶属2纲5目25科37属;生物量组成以蟹类为主,占大型无脊椎动物总生物量的58.20％;个体数密度组成以虾类为主,占大型无脊椎动物总密度的92...     

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。     

磺胺甲基异噁唑在中国明对虾体内的残留和消除规律

在(20±2)℃水温条件下,研究磺胺甲基异唑在中国明对虾肌肉、血淋巴和肝胰脏3种组织中的残留及消除规律。药物在对虾肌肉、血淋巴、肝胰脏中的残留用二氯甲烷提取,反相高效液相色谱法检测,最低检测限可达0.01μg/mL,平均回收率为80%~90%。研究结果表明:磺胺甲基异唑在中国明对虾血淋巴中的残留量最小,在肝胰脏中的残留量最大且消除较慢,差异明显。建议把对虾的肝胰脏作为该药残留监控的靶组织,相应的休药期至少为20 d。     

Proteomic Analysis of Mechanisms Responsible for the Waterless Preservation of Fenneropenaeus chinensis Based on Cold-Forced Hibernation

ABSTRACT

In this study, the comparative proteomic approach was used to identify the proteins that were changed significantly during the waterless preservation of Chinese white shrimp (Fenneropenaeus chinensis). Approximately 380–430 protein spots were observed in the two-dimensional protein electrophoresis (2-DE) gels. Among them, 14 altered proteins from hemolymph were excised and subjected to matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analysis. Eleven protein spots were successfully identified—including hemocyanin, hemolymph clottable protein, myosin light chain, and sarcoplasmic calcium-binding protein. It could be speculated that the combined action of decreased hemocyanin, increased hemolymph clottable protein, and myosin light chain forced Chinese white shrimp into a temporary state of hibernation under cold temperature and could keep the hibernated shrimps alive during the waterless preservation. Moreover, increased expression of sarcoplasmic calcium-binding protein ensured that hibernated shrimps could be aroused at warm temperature. On the basis of these findings, it is believed that a protein-protein networking mechanism of hemocyanin, hemolymph clottable protein, myosin, and sarcoplasmic calcium-binding protein could interpret the cold-forced hibernation and warm-arousal of Chinese white shrimp.     

不同饵料搭配对中国明对虾生长和饵料转化效率的影响

采用沙丁鱼肌肉(FF)、鹰爪虾肌肉(SF)、菲律宾蛤仔足肌(CF)、沙蚕(PW)和配合饲料(FD)5种饵料,设计了CF PW、CF FD、PW FD、CF FD PW、FF FD PW FD、FF SF CF PW FD共6种饵料搭配投喂模式,研究了不同饵料搭配对中国明对虾的生长和饵料转化效率的影响。中国明对虾摄食混合饵料后的生长都比除PW处理外的4种单种饵料投喂处理快,CF PW处理的对虾在实验结束时的体重、增重率最大。混合投喂处理的饵料转化效率均高于除PW外的所有单种饵料投喂处理,所有混合投喂处理的实际饵料转化效率都比预测值高,并且除了PW FD和CF FD PW两个处理的实际值与预测值差异不显著外,其它混合处理的饵料转化效率实际值都显著高于预测值。文中还对不同饵料搭配的优势对对虾饵料选择性的影响及产生这些优势的原因进行了探讨。