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Application of eDNA Metabarcoding for Detecting Anura in North China

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Asian Herpetological Research 2022年第4期13卷 224-231页

作者： Wenhao LI Mingshuo QIN Xianglei HOU Jiaqi ZHANG Siqi WANG Yu LI Zexu LUO Teng DENG Tianjian SONG Chunxia XU Xuan LIU Xuyu WANG Yiming LI School of Life Sciences Institute of Life Sciences and Green DevelopmentHebei UniversityBaoding 071002HebeiChina Key Laboratory of Animal Ecology and Conservation Biology Institute of ZoologyChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China College of Ecology Lanzhou UniversityLanzhou 730000GansuChina

eDNA metabarcoding is an advanced method formonitoring biodiversityproposed in recent years.By analyzing DNA in water,soil and sediment samples,the technology obtains species distribution and population quantity information.It was found that macrobarcode technology is more accurate than the traditional method in measuring the species richness of some groups.In Europe,America and South America,the relia bility of this technology in monitoring amphibian diversity in the wild was studied,and it was found to be better than traditional biodiversity monitoring methods in detecting species diversity.At present,amphibian monitoring mainly depends on various traditional methods,such as transects,drift fence traps,artificial shelters and mark-recapture.These monitoring techniques have many shortcomings,such as low accuracy and strong subjectivity of study results.These technologies have poor effects on rare,invasive and endangered species with strong concealment ability,low density and strong seasonality and are difficult to implement in sites inaccessible to people.Traditional monitoring technology also requires considerable investment of human and material resources,and the economic cost is relatively high,while eDNA metabarcoding ismore efficient and less costly,so it is important to use eDNA meta barcoding in amphibian monitoring in China.In this study,the eDNA meta barcoding and traditional line transect method(TLTM)were used to study the characteristics of the two methods in the Beijing-Tianjin-Hebeiregion.Repeated samplingwas conducted on 58 waterbodies in July 2019 and June 2020.After sequencing the samples using highthroughput sequencing technology,the differences between metabarcoding and commonly used TLTM surveys in detecting the diversity of four amphibians in North China were assessed.Our results showed that eDNA meta barcoding is more sensitive to the detection of the four amphibian species in the sampling area,and the combined use of eDNA metabarcoding and TLTM can improve the survey results of amphibians i

关键词： anura biodiversity eDNA metabarcoding

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褐菖鲉养殖密度与其eDNA的相关关系探讨

水生生物学报 2022年第7期46卷 1007-1015页

作者：高天翔陈治王晓艳张浩博史会来浙江海洋大学水产学院舟山316022 海南热带海洋学院水产与生命学院三亚572022 浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心舟山316022 浙江省海洋水产研究所浙江省海水增养殖重点实验室舟山316021

研究以舟山岛礁水域优势鱼种褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)为研究对象,通过与其他5种近缘鱼种COⅠ基因片段序列的比较分析,设计了褐菖鲉特异性引物与Taqman探针;基于K2P模型计算得到褐菖鲉与其他5种近缘鱼种在引物探针区的种间遗传距... 详细信息

研究以舟山岛礁水域优势鱼种褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)为研究对象,通过与其他5种近缘鱼种COⅠ基因片段序列的比较分析,设计了褐菖鲉特异性引物与Taqman探针;基于K2P模型计算得到褐菖鲉与其他5种近缘鱼种在引物探针区的种间遗传距离,褐菖鲉与日本鬼鲉遗传距离最大(0.3202),而与同属的三色菖鲉种间遗传距离最小(0.2617)。将均重为12.46 g的褐菖鲉按2、4、8、16和32尾分别放入室内5个容积为1 m^(3)的圆形水桶,并在40 m×15 m×0.3 m三个养殖池内分别投放20、40和80尾褐菖鲉,其后的0、8h、16h、1d、1.5d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d及10d进行水样抽取,测定褐菖鲉eDNA浓度。分析结果表明,褐菖鲉eDNA浓度前后变化明显,3d后较为稳定,且与各自群体密度相对应,从相关系数和拟合趋势可以看出养殖密度与其eDNA浓度之间呈线性函数相关关系,为褐菖鲉资源eDNA监测评估奠定基础。

关键词：舟山养殖密度 eDNA COⅠ 遗传距离正相关褐菖鲉

基于eDNA技术的长江口中华鲟空间分布特征

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水生态学杂志 2024年

作者：朱佳志王肖静冯广朋三峡工程鱼类资源保护湖北省重点实验室中国长江三峡集团有限公司中华鲟研究所中国水产科学研究院东海水产研究所

利用eDNA技术监测长江口水域中华鲟的空间分布范围，可为高效准确评估珍稀濒危鱼类的资源现状和增殖放流效果提供科学依据，也为监测中华鲟提供一种非损伤性、高效和经济的新技术。利用滤膜抽滤法和荧光定量PCR方法，在2023年5月和8月... 详细信息

利用eDNA技术监测长江口水域中华鲟的空间分布范围，可为高效准确评估珍稀濒危鱼类的资源现状和增殖放流效果提供科学依据，也为监测中华鲟提供一种非损伤性、高效和经济的新技术。利用滤膜抽滤法和荧光定量PCR方法，在2023年5月和8月对长江口水域17个站点的水样进行了eDNA定性和定量分析，以此推断中华鲟的空间分布范围。结果显示：5月和8月均有中华鲟eDNA被扩增出来，且5月的eDNA检出率高于8月；不同站点之间的eDNA含量具有显著性差异(PeDNA含量显著高于其他站点；与传统的底拖网调查相比，eDNA技术具备高灵敏度、低成本等优势。研究结果表明运用eDNA技术研究中华鲟的空间分布具有可行性和敏感性。

关键词： eDNA 中华鲟分布范围资源监测长江口

基于eDNA技术的珠海外伶仃海洋牧场细菌多样性研究

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广东农业科学 2023年第2期50卷 67-75页

作者：臧能玮朱爱意陈丕茂袁华荣张红会魏文迪浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心浙江舟山316022 中国水产科学院南海水产科学研究所广东广州510300 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

【目的】探索珠海外伶仃海洋牧场微生物群落组成、序列数、生物多样性等,分析eDNA技术的灵敏度,为珠海外伶仃海洋牧场生态系统管理维护提供参考。【方法】2021年9月在珠海外伶仃海洋牧场设立9个站位点,在表层水下2 m处采样,并对样品进... 详细信息

【目的】探索珠海外伶仃海洋牧场微生物群落组成、序列数、生物多样性等,分析eDNA技术的灵敏度,为珠海外伶仃海洋牧场生态系统管理维护提供参考。【方法】2021年9月在珠海外伶仃海洋牧场设立9个站位点,在表层水下2 m处采样,并对样品进行预处理、DNA提取、PCR扩增、高通量测序,分析微生物种类组成、微生物资源密度和丰度,确定优势种。【结果】通过e DNA技术共检出珠海外伶仃海洋牧场微生物30种,隶属于5门7纲14目19科26属,共检测出779706个OTU(Operational Taxonomic Units)。变形菌门为绝对优势门(占75.06%),其次分别是拟杆菌门(占11.35%)、厚壁菌门(占5.28%)、浮霉菌门(占1.91%)、放线菌门(占1.06%);优势种共有7种,分别是交替假单胞菌、海杆菌、莫拉克氏菌、嗜冷菌、溶藻弧菌、嗜盐单胞菌、鞘氨醇杆菌,其中溶藻弧菌优势度最高(0.19)、为绝对优势种,其次是交替假单胞菌和莫拉克氏菌,优势度分别达到0.13、0.12,为主要优势种。【结论】研究结果揭示了珠海外伶仃海洋牧场的微生物群落信息,探索了eDNA技术在海洋牧场的应用,印证了该技术的高效性和灵敏度,为海洋牧场微生物方面的研究提供基础数据和科学参考。

关键词： eDNA 海洋牧场多样性 PCR扩增微生物优势度

基于环境DNA技术的赤水河秋季鱼类多样性分布特征

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生态学报 2023年第4期43卷 1676-1690页

作者：郭宁宁沈梅肖能文高晓奇郭晓晨李俊生中国环境科学研究院国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室北京100012 山西农业大学林学院晋中030801

赤水河是长江上游少有的仍保持自然流态的大型一级支流,是长江鱼类重要的繁衍场和珍稀物种的保护地,摸清其鱼类多样性现状及鱼类群落结构特征对赤水河水生态恢复评估极为重要。于2021年9月对赤水河流域开展了鱼类多样性、分布及其特征调... 详细信息

赤水河是长江上游少有的仍保持自然流态的大型一级支流,是长江鱼类重要的繁衍场和珍稀物种的保护地,摸清其鱼类多样性现状及鱼类群落结构特征对赤水河水生态恢复评估极为重要。于2021年9月对赤水河流域开展了鱼类多样性、分布及其特征调查,全流域共设置52个采样点,采用环境DNA技术采集并研究了赤水河鱼类的组成及其分布。结果显示通过环境DNA方法共调查到鱼类6目18科62属77种,包含16种长江特有鱼类。以鲤形目为主,占总数的87.87%。赤水河鱼类食性以杂食性和肉食性鱼类为主,群落结构上,处于下层水环境鱼类较多;赤水河鱼类优势种为宽鳍鱲(Y=0.205)、西昌华吸鳅(Y=0.085)、麦穗鱼(Y=0.068)、乌苏拟鲿(Y=0.033)、云南光唇鱼(Y=0.027);赤水河上游和下游鱼类群落(P<0.01)和Shannon-Wiener指数差异均显著(P<0.05)。海拔、流速、pH、电导率和温度是影响赤水河鱼类多样性的主要环境因素。为环境DNA技术在赤水河鱼类多样性调查中的应用提供了探索性研究,将有助于赤水河生物多样性的保护。

关键词： eDNA 鱼类多样性赤水河生物多样性保护

海南岛淡水鱼类eDNA宏条形码COⅠ通用引物的筛选

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渔业科学进展 2023年第6期44卷 40-57页

作者：陈治蔡杏伟申志新张清凤李芳远谷圆李高俊赵光军王镇江海南省海洋与渔业科学院海南海口571126 海南热带海洋学院热带海洋生物资源利用与保护教育部重点实验室海南三亚572022

已知的鱼类环境DNA(environmental DNA,eDNA)宏条形码通用引物主要位于线粒体核糖体基因区,这些12S和16S引物存在部分近缘鱼类无法识别及参考序列不足等问题。本研究以海南岛淡水鱼类为调查对象,基于8目26科101属150种鱼类COⅠ序列,筛选... 详细信息

已知的鱼类环境DNA(environmental DNA,eDNA)宏条形码通用引物主要位于线粒体核糖体基因区,这些12S和16S引物存在部分近缘鱼类无法识别及参考序列不足等问题。本研究以海南岛淡水鱼类为调查对象,基于8目26科101属150种鱼类COⅠ序列,筛选出6个侧翼保守区;综合碱基变异、物种鉴定、e DNA降解及高通量测序读长需求,在4个侧翼保守区设计了26条引物,其中6条引物未达到Premier评分要求;72种海南淡水鱼类的首轮PCR结果显示,有11条引物的通用性较高,其中,PCR成功种数≥70且条带亮度均大于marker的引物有5条;次轮PCR结果显示,5条引物相互搭配产生的3(正向)×2(反向)套引物组合的扩增成功率均为100%(72种/72种),经PCR条带长度、亮度筛选后表现最优的引物组合为“HN-A-F4、HN-D-R3”(以下简称HN-COⅠ)。30个水样高通量测序结果显示,HN-COⅠ产生的待分析序列总数、鱼类序列总数、OTUs总数和鱼类OTUs总数分别为MiFish-U的0.77倍(8919976/11532126)、1.22倍(2264965/1863905)、0.85倍(406/477)和1.32倍(86/65);HN-COⅠ产生的鱼类OTUs注释到种、属、科及科以上水平的占比分别为81.40%、11.63%和6.98%,MiFish-U则分别为81.54%、4.62%和13.85%。“引物+水样”的NMDS聚类图形成边界明显的2组(胁强系数=0.15);HN-COⅠ的属内物种扩增子两两遗传距离最小值及平均值均分别是MiFish-U的1.23倍(0.0069/0.0056)和1.57倍(0.1559/0.0994)。室内6个密度组鲤鱼(Cyprinus carpio carpio)“生物量–拷贝数”线性回归方程的相关系数较低,HN-COⅠ及MiFish-U均无法准确反映鲤鱼的生物量。本研究筛选并比较了HN-COⅠ与MiFish-U的优劣,表明HN-COⅠ对海南岛淡水鱼类具有更高的靶向性,不仅在防止微生物、哺乳类等非目标生物e DNA污染方面有优势,而且更有利于海南岛淡水鱼类的检出和准确鉴定。

关键词：海南岛淡水鱼类 eDNA COⅠ 通用引物

海南岛淡水鱼类eDNA宏条形码COI通用引物的筛选

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渔业科学进展 2023年

作者：陈治蔡杏伟申志新张清凤李芳远谷圆李高俊赵光军王镇江海南省海洋与渔业科学院海南热带海洋学院热带海洋生物资源利用与保护教育部重点实验室

已知的鱼类环境DNA (environmental DNA， eDNA)宏条形码通用引物主要位于线粒体核糖体基因区，这些12S和16S引物存在部分近缘鱼类无法识别及参考序列不足等问题。本研究以海南岛淡水鱼类为调查对象：基于8目26科101属150种鱼类COI序列... 详细信息

已知的鱼类环境DNA (environmental DNA， eDNA)宏条形码通用引物主要位于线粒体核糖体基因区，这些12S和16S引物存在部分近缘鱼类无法识别及参考序列不足等问题。本研究以海南岛淡水鱼类为调查对象：基于8目26科101属150种鱼类COI序列，筛选出6个侧翼保守区；综合碱基变异、物种鉴定、eDNA降解及高通量测序读长需求，在4个侧翼保守区设计了26条引物，其中6条引物未达到Premier评分要求；72种海南淡水鱼类的首轮PCR结果显示，有11条引物的通用性较高，其中PCR成功种数≥70且条带亮度均大于marker的引物有5条；次轮PCR结果显示，5条引物相互搭配产生的3 (正向) × 2 (反向)套引物组合的扩增成功率均为100% (72种/72种)，经PCR条带长度、亮度筛选后表现最优的引物组合为“HN-A-F4、HN-D-R3”(以下简称HN-COI)。30个水样高通量测序结果显示，HN-COI产生的待分析序列总数、鱼类序列总数、OTUs总数和鱼类OTUs总数分别为MiFish-U的0.77倍(8 919 976/11 532 126)、1.22倍(2 264 965/1 863 905)、0.85倍(406/477)和1.32倍(86/65)；HN-COI产生的鱼类OTUs注释到种、属、科及科以上水平的占比分别为81.40%、11.63%和6.98%，MiFish-U则分别为81.54%、4.62%和13.85%。“引物+水样”的NMDS聚类图形成边界明显的2组(胁强系数=0.15)；HN-COI的属内物种扩增子两两遗传距离最小值及平均值均分别是MiFish-U的1.23倍(0.006 9/0.005 6)和1.57倍(0.155 9/0.099 4)。室内6个密度组鲤鱼(Cyprinus carpio carpio)“生物量–拷贝数”线性回归方程的相关系数较低，HN-COI及MiFish-U均无法准确反映鲤鱼的生物量。本研究筛选并比较了HN-COI与MiFish-U的优劣，表明HN-COI对海南岛淡水鱼类具有更高的靶向性，不仅在防止微生物、哺乳类等非目标生物eDNA污染方面有优势，而且更有利于海南岛淡水鱼类的检出和准确鉴定。

关键词：海南岛淡水鱼类 eDNA COI 通用引物

基于eDNA技术的河湖水生生物群落结构特征解析

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中国给水排水 2022年第11期38卷 91-97页

作者：周佳莹耿世伟郑博洋李海笑王乃丽卢学强南开大学环境科学与工程学院天津300350 天津市跨介质复合污染环境治理技术重点实验室天津300350 天津市环境生物地球化学循环调控技术国际联合研究中心天津300350 天津经济技术开发区生态环境局天津300450 天津市环科检测技术有限公司天津300191

基于eDNA技术对天津市9个河湖水体的水生生物群落结构及其影响因子进行了分析,结果表明,原核生物优势类群为蓝藻门(Cyanophyta)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes);真核生物优势类群为淡... 详细信息

基于eDNA技术对天津市9个河湖水体的水生生物群落结构及其影响因子进行了分析,结果表明,原核生物优势类群为蓝藻门(Cyanophyta)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes);真核生物优势类群为淡色藻门(Ochrophyta)、纤毛虫(Ciliophora)、丝足虫(Cercozoa)。市外河道的蓝藻水华问题最严重且原核生物多样性显著低于其他水体,市内景观水体的水质较好且真核生物多样性显著高于其他水体。地理位置、盐度和化学污染是影响水体生物群落结构的主要环境因子,同类型水体的原核生物群落结构相似,而盐度和水质是影响水生生物群落结构的最关键因素。研究结果还表明,eDNA技术具有高效、物种覆盖度高等特点,可用于大范围生物监测。

关键词：水生态系统 eDNA 群落结构生物多样性天津

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沉积物和流速对环境DNA持久性的影响

中国农村水利水电 2024年

作者：王玉蓉王媛媛文茄汀四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室

环境DNA（Environmental DNA， eDNA）技术作为河流健康评价的关键工具，在水生生态系统生物分析中表现出极大的应用潜力。然而，eDNA与广泛存在于水体中的沉积物的关系非常复杂，同时也受到水流的影响，这严重限制了eDNA技术的推广和... 详细信息

环境DNA（Environmental DNA， eDNA）技术作为河流健康评价的关键工具，在水生生态系统生物分析中表现出极大的应用潜力。然而，eDNA与广泛存在于水体中的沉积物的关系非常复杂，同时也受到水流的影响，这严重限制了eDNA技术的推广和应用。本研究以中国重要淡水养殖鱼类草鱼为对象，探讨水流和沉积物对草鱼eDNA持久性的影响。结果显示：1）在流动水体中，eDNA降解速度随流速增加而加快；2）沉积物的存在则加速了eDNA的降解过程，与沉积物铺设厚度相比，沉积物粒径对eDNA持久性的影响更为显著；3）在静水中，eDNA降解速度随沉积物粒径增大而减缓，但在流动水中，水流干扰导致了相反的eDNA降解模式，即eDNA的降解速度随着沉积物粒径的增大而加快。本研究突显了在eDNA实验设计及解释中考虑沉积物特性的重要性，对于eDNA技术在水生生态系统应用提供了宝贵参考。

关键词： eDNA 沉积物持久性降解率流速