中國生物多樣性受到自然生境喪失與破壞、自然資源過度利用、環(huán)境污染、外來物種入侵和氣候變化等因素的不利影響，生態(tài)系統(tǒng)、物種和遺傳多樣性均呈現(xiàn)不同程度的退化或喪失。因此，需要加快完善生物多樣性調(diào)查監(jiān)測技術(shù)標準體系，推進調(diào)查監(jiān)測工作標準化和規(guī)范化，并統(tǒng)籌銜接各類資源調(diào)查監(jiān)測工作，加強生態(tài)保護紅線監(jiān)測，全面推進生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域和黃河重點生態(tài)區(qū)、長江重點生態(tài)區(qū)、京津冀、近岸海域等重點區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)、重點生物物種及重要生物遺傳資源調(diào)查。——《中國生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃（2023—2030年）》

2023年，中國科學(xué)院水生生物研究所聯(lián)合湖北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，在武漢東湖6個位點分別采集3份水體樣本，采用MGIEasy 糞便基因組DNA提取試劑盒對水體濾膜進行eDNA提取，再基于ATOPlex建庫試劑通過2步PCR完成文庫制備，隨后在DNBSEQ-G99平臺上耗時僅12小時即完成了測序，最后分析評估了魚類12S rRNA條形碼基因引物Mifish和Metafish的性能，篩選出適用于東湖魚類多樣性監(jiān)測的遺傳標記。該項研究為eDNA宏條形碼測序技術(shù)應(yīng)用于東湖魚類多樣性監(jiān)測和研究奠定了基礎(chǔ)。

圖1左：采樣位點地圖；中：采樣現(xiàn)場；右：DNBSEQ-G99測序儀

研究結(jié)果1

6個不同位點共檢測到隸屬于16個科、36個屬的共51種魚類，其中有較高比例的鯉科，鲴亞科，鰕虎魚科和鱧科等。也檢出了經(jīng)濟魚類，如鯉魚（Cyprinus carpio）、鰱魚（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙魚(Hypophthalmichthys nobilis)、鯽魚（Carassius auratus)等，還檢出了入侵物種，如食蚊魚（Gambusia affinis）。

圖2 兩套引物檢出的物種分布條形圖

研究結(jié)果2

通過Beta多樣性分析和Mantel檢驗（Bray–Curtis相異性）顯示，同一位點采集的不同樣本使用Mifish引物檢出的物種差異性比使用Metafish引物檢出的物種差異性更低，因此，Mifish引物更能準確地反映當?shù)佤~類群落的真實組成，更適合應(yīng)用于東湖魚類多樣性監(jiān)測和研究。

圖3 非度量多維尺度分析（NMDS) 展示魚類群落beta多樣性

圖4 同一采樣位點樣本之間的 Bray-Curtis 相異性

環(huán)境DNA技術(shù)是生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域最重要的革命性技術(shù)之一，具有非侵入性、靈敏度高、可快速識別大量生物群落和易標準化等特點，越來越多地被應(yīng)用于淡水生態(tài)系統(tǒng)魚類多樣性監(jiān)測和研究。

目前，華大智造已推出基于DNBSEQ-G99和DNBSEQ-E25的環(huán)境DNA宏條形碼測序組合產(chǎn)品，覆蓋從eDNA提取到報告全流程，能夠?qū)Νh(huán)境樣本中的生物群落結(jié)構(gòu)進行快速、準確地分析，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境科學(xué)研究提供工具支撐。當前已賦能湖北、浙江、陜西、深圳等地多家監(jiān)測單位及科研院校。

未來，華大智造將繼續(xù)聯(lián)合行業(yè)機構(gòu)，不斷拓展DNBSEQ測序技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測與科研領(lǐng)域的應(yīng)用場景，為生態(tài)保護提供更強大、更便捷、更高效的自主核心工具。

圖5 華大智造環(huán)境DNA宏條形碼測序組合產(chǎn)品

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參考文獻

1.Yiwen Li. et al. Water 2024. A Comparative Evaluation of eDNA Metabarcoding Primers in Fish Community Monitoring in the East Lake

2.中國生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃 （2023—2030年）