环境DNA技术在水生入侵生物监测中的应用

生物入侵严重威胁入侵地的生态系统平衡及社会经济发展和公众健康,已日益成为全球性最重大的生态环境问题之一。外来生物的早期监测和预警对防控外来生物入侵、维护生态系统平衡和保护环境具重要意义。但外来水生生物,得益于其形体微小、形态多变等生理生态特性,与陆生外来生物相比隐蔽性更强、更易扩散,通常难以及时监测和有效防控,正严重威胁着水生生态系统的健康与稳定,其早期监测和预警更加迫切也更具技术挑战。环境DNA(environmental DNA,eDNA)技术通过检测环境样品中的DNA来解析生物物种组成及丰度,可实现生物物种的高效鉴别及多生物群落监测,与耗时费力的传统形态学生物监测相比,具低耗、高效、高灵敏度及对生物体无损伤等特点,其在外来水生生物监测方面具有十分广阔的应用前景。本文总结了eDNA技术在水生入侵生物监测研究中的应用实例;从eDNA的获取、条形码区域的PCR扩增和数据分析3个方面探讨了eDNA技术实施的方案、关键步骤;最后对促进其在水生生物入侵风险预警应用的方向及前景进行了展望。

转基因工程番茄果实中虾青素的超临界二氧化碳萃取

虾青素是自然界中抗氧化活性最强的生物活性物质,随着植物基因工程技术的发展,以植物尤其是经济作物作为生物反应器生产虾青素已成为国内外研究的热点。本研究利用超临界二氧化碳萃取技术从转基因工程番茄中提取虾青素,萃取温度50℃,萃取压力35MPa,萃取2.5h的情况下,虾青素的提取率可达95%,此方法用料安全,提取率高,非常适合转基因工程番茄虾青素的提取。此外,转基因工程番茄中含有高营养价值的番茄红素和β-胡萝卜素。在虾青素的最佳提取条件下,番茄红素提取率为82%,β-胡萝卜素提取率为89%。本研究为转基因工程番茄产业化提取虾青素奠定了技术基础。

基于环境DNA宏条形码的柴河浮游藻类研究

为高效快速地监测柴河浮游藻类状况,于2021年7月利用环境DNA(eDNA)宏条形码技术和显微鉴定计数法对柴河水库及其上下游点位的浮游藻类多样性进行了研究。结果表明:eDNA宏条形码技术在科、属水平鉴定的浮游植物种类分别占显微鉴定计数法的72.2%、37.5%,结合两种方法在柴河共鉴定分布浮游藻类9门30目38科58属;水库上游优势藻属为衣藻属,水库为假鱼腥藻属,水库下游为菱形藻属;柴河不同点位Shannon-Wiener多样性指数(H’)在1.381~2.432;Pielou均匀度指数(J)在0.398~0.716;根据多样性指数、均匀度指数来评价柴河不同河段水质,水库上游为中污染,水库段为中污染,水库下游主河道段为轻污染。作为一种新方法,eDNA宏条形码技术可监测评估柴河浮游藻类多样性,为柴河水生态健康评估和保护提供依据。

拟南芥VQ基因家族响应抗性相关激素表达谱分析

近年来与WRKY转录因子相互作用的VQ-motif蛋白逐渐引起广泛关注。它是一类植物特异性蛋白,目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中已鉴定到34个成员,据其所编码氨基酸的序列相似性构建系统进化树,这34个成员聚集成两大簇。实时定量荧光PCR分析表明在SA(水杨酸),MeJA(茉莉酸甲酯),ACC(乙烯前体),ABA(脱落酸)处理下AtVQ基因家族中有多个成员分别受SA,JA,ET高倍诱导,部分成员受SA,JA,ET中两种激素诱导,其中AtVQ3,AtVQ18,AtVQ23和AtVQ24同时受SA,JA,ET诱导,仅AtVQ27受ABA诱导,推测拟南芥VQ家族成员在抗病方面起作用。