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技术在邵伯湖鱼类资源监测中的应用

环境DNA技术在我国已被应用于水生生物监测,但鲜见于湖泊鱼类监测。为探索适用于浅水湖泊鱼类的环境DNA检测方法,掌握邵伯湖鱼类物种组成,于2018年11月利用环境DNA技术对该湖泊的鱼类群落进行监测。共采集邵伯湖15个位点水环境样本,利用线粒体DNA 12SrRNA区域引物和COⅠ区域引物分析鱼类多样性。2种引物相比,12SrRNA引物对鱼类的检测能力显著优于COⅠ引物：12SrRNA引物共检出50 427条鱼类序列,分属71个鱼类运算分类单元;COⅠ引物仅检出990条鱼类序列,分属16个鱼类运算分类单元。利用宏条形码共检出鱼类40种（6目12科）,其中36种鱼类的DNA序列注释到种,4种鱼类注释到属。各位点鱼类物种检出数为10～32种,检测到的序列总数较多的物种为鲤、鲫、革条■、鳙、兴凯■等。环境DNA检出的福建小鳔■和粘皮鲻虾虎鱼在传统形态学调查中鲜有检出,进一步丰富了邵伯湖鱼类名录。研究结果表明,环境DNA技术具有较高的准确性和灵敏度,且对生境无干扰,适合浅水湖泊鱼类群落监测。     

岩礁鱼类行为生态学研究进展

岩礁鱼类多具有较高的经济价值,但过度开发、环境污染、全球气候变化造成岩礁鱼类及其栖息地受到不同程度的破坏,资源量锐减,栖息地退化。为应对全球海洋生态环境和资源面临的重重压力,以人工鱼礁、增殖放流为水生生物资源养护基础措施的海洋牧场建设成为世界沿海国家的战略性选择。开展岩礁鱼类行为生态学研究,解析生物对鱼礁结构物和人工生境的响应行为及人工环境对岩礁鱼类行为的影响,对优化水生生物放流策略、提高增殖物种成活率、养护生物资源、科学开展人工鱼礁工程建设和促进渔业经济发展具有重要作用。为此,本文综述了国内外对岩礁鱼类在栖息地选择、索饵、繁殖、集群、领域、防御等行为生态学研究进展,梳理了岩礁鱼类行为生态学研究在渔业资源保护与开发中的重要作用,同时,就岩礁鱼类行为生态学研究中存在的问题进行讨论并提出建议,以期为我国海洋牧场建设提供更科学的理论基础和更高效的技术方案。     

安徽徽水河渔业增殖放流对鱼类资源分布状况及修复力影响的研究

正徽水河属长江流域三级支流,由众多山区溪流性水域汇集而成,历史上水生生物资源富足,品种繁多,是山区特色水生生物的自然储存库,具有优越的自然环境。但由于各种原因,该水域段的水生生物资源量急剧下降,部分资源面临危机。为改善水域环境和水生生物资源状况,当地渔业部门在建立徽水河特有鱼类国家级水产种质资源保护区的基础上,对重点水域连续多年开展渔业增殖放流活动。2019年,当地渔业部门在开展徽水河渔业增殖放流的同时,对鱼类资源分布状况进行全面调查研究,充分分析了放流效果,为后期开展物种保护提供理论数据和研究基础。     

环境DNA技术及在鱼类监测中的应用

开展鱼类监测对鱼类多样性保护具有非常重要的意义。环境DNA(eDNA)技术使得鱼类调查更加省时省力、节约成本、无损伤,在鱼类监测中被广泛使用。文章从环境DNA技术及其优缺点、技术流程及方法、国内外研究现状以及该技术的未来展望4个方面进行了综述。eDNA技术存在着一定的缺陷,不能完全取代传统方法。e DNA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,每个步骤又可采取不同的实验方案,进而影响eDNA的检测效率。eDNA技术主要应用于鱼类物种多样性监测、入侵物种检测、濒危物种检测和鱼类生物量的估算等方面。虽然国内eDNA的起步不晚,但相比国外研究方向较为单一,研究深度不高,需要进一步重视。     

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。     

鲟鱼生殖干细胞移植方面取得重要进展

长期以来,长江流域生态环境遭到严重破坏,导致中国特有物种、国家一级重点保护动物白鲟功能性灭绝,长江水生生物的另一个旗舰物种——中华鲟也处于极度濒危状态.虽然目前已突破中华鲟全人工繁殖技术,但是每年性成熟亲本数量有限,制约了其繁殖后代的数量和增殖放流的规模.因此,研发中华鲟等濒危鱼类种质资源保存和物种保护新技术十分必要和...     

我国鱼类生物多样性保护策略

我国水生生态系统、鱼类物种多样性水平高,目前对重要养殖鱼类的种质资源进行了系统的调查研究发现,尚有大量野生种质资源未开展保护。水环境变化、外来物种入侵、过度捕捞等对鱼类资源造成严重威胁。针对我国鱼类生物多样性保护和管理存在的主要问题,提出了我国鱼类生物多样性保护工作的对策与措施。     

我国鱼类生态学和资源利用与保护研究现状

我国鱼类生态学和资源利用与保护研究现状邓中粦（中国科学院水生生物研究所，武汉４３００７２）鱼类生态学研究对象的主体是鱼类个体、种群或群落，内容包括个体生物学和种群动态两个相互关联的领域。个体生物学研究着重于鱼类的年龄、生长、繁殖、发育、摄食、洄游（迁...     

钦寸水库开发对鱼类资源的影响预测及其保护对策

报道了浙江省钦寸水库工程建设对所涉及流域鱼类资源的影响及其相关保护对策。经调查发现该区域内现有鱼类31种,隶属5目14科;饵料生物70种,隶属6门4大类。其中,国家重点保护的经济水生动植物资源11种。从生物学习性方面归纳了鱼类基本归属的生态类型:鱼类的栖息环境、食物类型、洄游及繁殖习性。同时,根据水库开发的实际情况,从生态学的角度阐述了水库建设对鱼类栖息环境、食物类型、繁殖时间、繁殖习性以及洄游等特性的负面影响,指出由于水库建设造成的隔阻河流、淹没产卵场、破坏环境,将会是造成该流域鱼类物种多样性严重丧失的主要原因。为减免这些影响,建议采取相应的保护措施,通过建立自然保护区、增殖放流等方式,切实有效保护该区域内的鱼类资源。     

加强长江水生生物多样性保护的若干思考

长江是世界上著名的生物多样性热点地区，是重要的物种基因库和天然的资源活体库，对维系我国水域生态平衡、保障生态安全和经济社会可持续发展具有极为重要的作用。在各种人类活动的影响下，长江水生生物资源严重衰退，鱼类完整性达到了“无鱼”的级别。2021年起，国家开始全面实施长江十年禁渔，现已初见成效。但是，水电开发、水污染、江湖阻隔造成的栖息地退化等问题依旧严重。本文综合评估了长江水生生物多样性现状和已有的保护措施，认为生境破坏、水质恶化、外来种入侵、科研和保护工作投入不足，是目前长江水生生物多样性保护中存在的主要问题。在十年禁渔实施的新形势下，为了修复长江水域的生态环境和保护水生生物资源，提出了加强长江水生生物多样性保护的若干建议，包括加强珍稀鱼类的人工保育，转换鱼类人工增殖放流目标；加强水生态修复的技术研究与项目实施；加强生态观测站和水生生物战略资源库建设；加大保护研究的投入；完善长江禁捕水域科研监测的审批和管理制度，健全长江水生生物保护管理体系等。     

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...     

青海长江源区渔业生态保护现状及对策研究

长江源在青海境内称通天河,长江源在三江源区水资源、生态资源是最丰富的,有多种长江上游珍稀濒危水生生物。而现在鱼类栖息的环境在被破坏、非法捕捞及外来物种入侵等原因造成长江源生态资源遭受极大的危机。本文对于如何建立保护长江源生态保护做了一系列的建议,包括加大研究监测力度,建立生态和谐的涉水工程,及发动群众的力量共同参与保护珍稀渔业资源等诸多措施。     

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。     

环境DNA在水生生态系统生物量评估中的研究进展

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。     

2015年海昌奖获奖者先进事迹(一)

常剑波(突出贡献奖) 常剑波研究员现任水利部、中国科学院水工程生态研究所所长、水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室主任.常剑波主要从事鱼类生态学和保护生物学研究,2004-2008年主持完成国家自然科学基金重大项目"大型水利工程对长江流域重要生物资源的长期生态学效应",现为国家"十二五"科技支撑计划项目"重大水利水电工程生态恢复与环境保障技术与示范"的项目负责人.在长期的长江上游珍稀特有鱼类物种保护研究工作中,常剑波取得了丰硕的科研数据和研究成果.     

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。     

长江上游濒危特有鱼类黑尾近红鲌物种的保护与利用

正近年来,随着越来越多的水生生物物种陷入濒危甚至灭绝的境地,人们开始重视濒危物种的保护与开发。本文以长江流域的黑尾近红鲌为例,通过对其保护与开发的背景、过程研读,对育种方向等提出建议,以期引起广泛的思考。一、保护的背景黑尾近红鲌隶属于鲤形目,鲤科,鲌亚科,近红鲌属,是《长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区鱼类图集》中记载的长江上游濒危特有     

长江流域水生两栖爬行动物多样性与保护

为了解长江区域的水生两栖爬行动物多样性、受胁及保护现状，本研究以长江水系自然分区为主将长江流域分为11个地理单元，采用编目法揭示区域内的水生两栖爬行动物物种组成；使用G-F指数方法测度区域物种多样性；运用权重赋值法评估区域内物种的受胁现状及各区域的保护优先性。结果显示，该流域的水生两栖爬行动物共281种，其中两栖类225种，隶属2目9科37属；爬行类56种，隶属3目9科22属。该流域的水生两栖爬行动物特有种及其比例分别为119种和42.35%；国家重点保护物种数及比例分别为60种和22.06%；受胁物种数和比例分别为102种和36.30%。物种多样性总体呈现出“上游高下游低和右岸高左岸低”的分布格局；对于水生两栖动物，金沙江-雅砻江流域(JSYL)、岷江-沱江流域(MJTJ)和乌江-赤水河-清江流域(WCQ)保护优先性更高；对于水生爬行动物，江源区(JY)、太湖流域(TH)和中下游干流区间(ZXG)保护优先性更高。研究表明，长江流域的水生两栖爬行动物物种不可替代性强，保护关注度大，保护紧迫性高，建议进一步加强流域内本底资源调查，建立科学高效的联防、联控一体化保护管理体制，建立健全区域物...