DNA存储技术:挑战与未来

随着全球数据呈现指数级增长,当前的信息存储技术面临维护成本高昂、存储寿命有限等多个缺陷,逐渐无法满足日益凸显的需求。因此,迫切需要引入新的信息存储方法来解决这一问题。DNA作为一种天然的遗传信息载体,具备高存储密度、潜在低维护成本和长寿命等优势,因此被视为一种有潜力的新型信息存储介质。该文对DNA数据存储技术的基本原理和流程进行了概述,并回顾了其历史发展。同时,对当前基于DNA存储的领域仍面临的挑战进行了总结,如缓慢的数据写入和读取速度等,以及应对这些挑战的一些潜在策略。最后,为了满足全球对新存储方法的需求,该文指出了DNA数据存储技术的未来发展方向。

DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及其在卵巢癌中的应用和前景

DNA损伤引发细胞启动一系列DNA损伤应答(DNA damage response,DDR),包括DNA损伤修复、细胞周期检查点激活、细胞周期阻滞、各种细胞内信号转导途径的活化和细胞凋亡等。DNA损伤修复(DNA damage repair)是细胞维持基因组稳定性的重要机制,于2015年获得诺贝尔化学奖。DNA损伤修复途径主要包括:碱基切除修复(base-excision repair,BER)、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)、错配修复(mismatch repair,MMR)、同源重组(homologous recombination,HR)和非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)等,分别在DNA单链断裂(single-strand break,SSB)或双链断裂(double-strand break,DSB)等损伤修复中发挥重要作用。DNA损伤修复缺陷与肿瘤发生发展密切相关,同时也是肿瘤治疗的重要靶点。DNA损伤修复通路的多聚ADP核糖聚合酶(poly-ADP-ribose polymerase,PARP)与乳腺癌易感基因BRCA 1/2等存在合成致死(synthetic lethality)作用,使PARP抑制剂(PARP inhibitor,PARPi)成为第一个也是目前唯一上市的肿瘤治疗合成致死靶药。PARPi在卵巢癌及多种实体瘤治疗中疗效良好,使DNA损伤修复及相关DDR通路的合成致死靶药研发成为热点,其他在研靶点主要包括:共济失调毛细血管扩张突变蛋白(ataxia telangiectasia-mutated protein,ATM)、共济失调毛细血管扩张与RAD3相关蛋白(ataxia telangiectasia and Rad3 related protein,ATR)、DNA依赖性蛋白质激酶催化亚单位(DNA-dependent protein kinase catalytic subunit,DNA-PKcs)、细胞周期检测点激酶1(checkpoint kinase1,CHK1)、细胞周期检测点激酶2(checkpoint kinase 2,CHK2)、阻止有丝分裂的蛋白质激酶WEE1等。PARPi与其他DDR靶药、抗血管生成药物及免疫检查点抑制剂的联用,有可能成为克服PARPi耐药、提高疗效的有效手段和发展前景。本文针对DNA损伤修复及相关DDR通路的关键分子和潜在肿瘤治疗靶点进行综述,阐述了DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及在卵巢癌的应用和前景,为基础研究及临床应用提供指导。

Taq DNA聚合酶的分子改造及其在探针法qPCR直扩体系中的应用

Taq DNA聚合酶作为实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)技术的核心组分,其性能优劣直接影响qPCR技术的进一步发展。然而,野生型Taq DNA聚合酶的耐抑制剂性能差、延伸性能不足。为获得具有高性能的Taq DNA聚合酶,采用基因工程技术将双链DNA结合蛋白Sso7d或Sto7d融合在野生型Taq DNA聚合酶的N端或C端,构建了4个均可溶表达的改造体,再经过耐受性测试筛选较优的改造体,结果显示:改造体Taq-Sto的耐受性最高,其热稳定性不受影响,且在1 s/kbp的延伸条件下能成功扩增靶标,表明Taq-Sto具有增强的延伸性能,在TaqMan探针法qPCR体系中对腐殖酸、单宁酸、全血等抑制剂同样表现出良好的耐受性。EMSA实验发现:Taq-Sto对DNA模板的结合亲和力有所提高,有利于增强Taq-Sto对模板的竞争力;将Taq-Sto应用于非洲猪瘟病毒(ASFV)的TaqMan探针法qPCR检测,与商品化试剂相比,Taq-Sto具有更低的ASFV检出限,且在体积分数为2%~6%的猪粪便样本或猪肉样本中的检测灵敏度分别为100.0%和85.4%,说明Taq-Sto在直扩qPCR检测领域更具有优势。

基于中医证候与精液质量相关参数构建精子DNA碎片预测模型与验证

背景:中医证候与精液质量相关参数相结合,共同预测精子DNA碎片指数(DNA fragmentation index,DFI)异常增高的发生并绘制列线图,能显著提高临床的实操性与应用效能,为临床全面评估精液质量,采取积极干预措施以改善临床结局及制定个体化医疗方案提供依据。目的:探讨基于中医证候与精液质量相关参数构建精子DNA碎片的预测模型与验证。方法:回顾性分析2019年7月至2021年7月在广西壮族自治区南溪山医院中医男科接受中医证候诊断及精子DNA碎片率检查的不育患者共420例,据《人类精液检查与处理实验室手册》(第6版),将其中137例精子DFI>30%患者纳入精子DFI异常增高组,将283例精子DFI≤30%作为对照组;首先采用单因素分析筛选精子DFI异常增高的影响因素,然后采用套索算法(LASSO)校正因子共线性问题并筛选出最佳匹配因子后,将其纳入多因素向前逐步Logistic回归找出其独立影响因素并绘制列线图,最后采用受试者工作曲线、校准曲线、临床决策曲线、临床影响曲线对该预测模型进行区分度与准确度及临床应用效能验证。结果与结论:①单因素分析结果显示,年龄、体质量指数、前向运动率、精子总活率、精子浓度、精子形态学、肾阳虚衰证、湿热下注证、肾精不足证为引发精子DFI异常增高的影响因子(P<0.05);②通过LASSO回归进一步筛选出的最佳匹配因素为年龄、体质量指数、精子总活率、精子浓度、精子形态学、肾阳虚衰证、湿热下注证、肾精不足证(P<0.05);③多因素向前逐步Logistic回归结果显示年龄、体质量指数、精子浓度、精子总活率、湿热下注证、肾阳虚衰证共6项为引发精子DFI异常增高的独立影响因素;④受试者工作曲线显示,模型组曲线下面积为0.760(0.713,0.806),验证组曲线下面积为0.745(0.714,0.776),说明该预测模型具有较好的区分度;⑤校准曲线平均绝对误差0.040,Hosmer-Lemeshow检验P>0.05,表明该模型预测发生精子DFI异常增高的概率与实际发生精子DFI异常增高的概率无显著统计学差异,证实该模型具有较好的准确度;⑥临床决策曲线与临床影响曲线显示,模型组与验证组分别在阈概率值为0.08-0.84与0.09-0.78时具有临床最大净获益,且在该阈概率范围内具有较好的临床应用效能;⑦结果表明,年龄、体质量指数、精子浓度、精子总活率、湿热下注证、肾阳虚衰证为引发精子DFI异常增高的独立影响因素,通过其构建的临床预测模型列线图具有较好的临床预测价值与临床应用效能,可为临床全面评估精液质量、预后与干预及个体化医疗服务提供依据。

不同DNA条形码在微口线虫属形态相近物种分类上的应用

为建立和完善海洋线虫相近物种的DNA条形码鉴定方法,本研究以深圳福田红树林湿地自由生活的海洋线虫优势属微口线虫属(Terschellingia)为研究对象,在形态分类鉴定基础上,将DNA条形码技术引入海洋线虫形态相似物种的鉴定,研究线粒体细胞色素氧化酶第一亚基(COⅠ)基因、18S核糖体RNA基因(18S rDNA)和28S rDNA三种基因序列片段的物种分类效果。研究共鉴定出微口线虫属4个不同的形态学种,获得其中3个种的DNA序列。18S rDNA及28S rDNA两种条形码所构建的发育树支持将本属划分成6个类群;Kimura 2 parameter(K2P)种内和种间阈值分别为18S rDNA的0%~2.5%和0.4%~13.7%,28S rDNA的0%和20.5%~84.6%。18S rDNA的MN18F-Nem_18S_R引物对所扩增的序列最适合作为微口线虫属种类鉴定的DNA条形码,并可用于区分物种复合体。28S rDNA序列虽然能成功扩增,但扩增效率相对较低;COⅠ基因片段无法在所有物种中成功扩增,推测现有引物可能不适合用于本属序列的提取。研究结果表明,DNA条形码可以用于自由生活海洋线虫形态相似物种的识别,但不同的单基因片段对相同物种的鉴定结果有明显差异。

“DNA粗提取和鉴定”实验设计与改进

对DNA粗提取与鉴定实验进行优化,探究植物组织的多种破碎方法对DNA粗提取的影响,并用氯仿等有机物对DNA粗提取物进一步纯化,分析DNA未纯化与纯化后的纯度差异。结果显示,相较于破壁机破碎、加液氮研钵研磨以及玻璃匀浆器研磨,不添加液氮用研钵研磨效果更好。DNA粗提液经纯化后纯度显著提高,蛋白质及盐类等污染明显减少。

利用基于Python/RGB模块的DNA电泳图像分析方法检测绵羊血浆中羊源性成分

该文探究了运用Python处理食品中DNA分子量与含量测定的新方法,建立了DNA凝胶图像分析方法。将不同分子量的DNA Marker与DNA标准样品进行琼脂糖凝胶电泳并拍照,利用自行开发Python程序分析凝胶图,对图像进行灰度图转换、高斯模糊、图像阈值化、轮廓检测的图像优化步骤,探究了轮廓平均值法、轮廓中线法、全局数据平均法、全局数据积分法反映出DNA浓度与RGB数值间的线性关系,选取最优处理方法,通过读取像素迁移距离、RGB-灰度、RGB-向量、RGB-亮度进行DNA分子量与含量的测定实验,建立一种基于Python/RGB色彩体系的DNA凝胶电泳中分子量与含量的分析方法。检测结果误差较小,证明了Python/RGB的DNA分子量与含量分析方法的可行性,同时将该文所构建的凝胶图像分析方法应用于绵羊血浆中羊源性成分检测,结果显示所得目的蛋白为296 bp,而用DNA检测法得出样品中片段大小为294 bp,误差为0.99%,有望构建一种肉类源性成分检测的新方法。

DNA聚合酶θ:易错的多功能DNA末端修复分子

DNA聚合酶θ(DNA polymerase theta,Polθ)是一种广泛存在于动植物中的DNA修复酶。它在选择性末端连接(alternative end-joining,Alt-EJ)途径中发挥着关键作用,常参与DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSB)损伤修复。在正常生理状态下,Polθ主要调控基因组稳定性。然而,在恶性肿瘤发生时,Polθ表现出异常高表达水平,并参与调控肿瘤细胞的恶性转变过程。研究表明,抑制Polθ活性可导致同源重组(homologous recombination,HR)缺陷的肿瘤细胞发生合成致死(synthetic lethality,SL)。因此,已经开发出多种针对Polθ的小分子抑制剂,可与其他化疗药物联合使用以抑制恶性肿瘤的发展。此外,敲除或抑制Polθ活性还能增加HR修复效率,从而提高外源基因靶向整合效果。本文综述了Polθ及其介导的Alt-EJ修复机制在生物学功能方面的最新研究进展,为靶向Polθ在肿瘤治疗和基因编辑方面的应用提供理论基础。

DNA甲基转移酶在结直肠癌发生发展中的作用研究

目的 探讨DNA甲基转移酶在结直肠癌发生发展过程中发挥的作用。方法 选取2021年9月至2022年6月包头医学院第二附属医院结直肠癌患者的结直肠癌组织及癌旁组织。通过Real-time PCR和Western Blot对癌组织及癌旁组织中DNMT1、DNMT3A及DNMT3B的m RNA和蛋白水平表达进行检测。结果 与癌旁组织相比,DNMT1、DNMT3A、DNMT3B在结直肠癌中m RNA表达水平及蛋白表达水平均显著上升,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 DNA甲基转移酶的过表达促进了结直肠癌发生发展。

HBsAg ELISA+/HBV DNA NAT-献血者血清学与分子生物学特征分析

目的 了解西安地区无偿献血人群HBsAg ELISA检测结果与HBV DNA检测结果不一致的标本相关血清学标志物的分布情况。方法 收集2022年11月1日—2023年4月30日陕西省血液中心HBsAg ELISA+/HBV DNA NAT-(ELISA+/NAT-)标本共计71份,对其采用电化学发光法检测乙肝血清学标志物,同时复检巢式PCR扩增HBV S区和C区基因片段。结果 双ELISA+/NAT-标本(n=30)巢式PCR检测阳性率远高于单ELISA+/NAT-标本(n=41)(60%vs 24.40%,P<0.05)。前者献血者100%为初次献血者,血清抗-HBc阳性率100%,血清学模式以1、4、5此3项阳性(80%)为主;后者献血者中31.7%为重复献血者,血清抗-HBc阳性率仅为19.51%,血清学模式以单2项阳性(43.90%)和全阴(36.58%)为主。结论 单ELISA+结果存在较多假阳性,导致不必要的血液报废;而NAT-标本可能存在低水平的HBV DNA,产生漏检风险。建议针对单HBsAg ELISA+/NAT-献血者,采用多套系统多种方法追溯检测,提高献血者HBV筛查的准确度,减少不必要的血液浪费。

水生生物环境DNA监测技术的发展、应用与标准化

水生态系统是保障国家生态安全的重要基础。水生生物在水生态系统中扮演着核心角色,是研究水体演变的重要依据,是维护水生态健康的关键。传统水生生物调查和监测通常采用形态学方法,但其存在专业知识要求高、难以标准化和自动化及费时耗力等缺陷。环境DNA(Environmental DNA,简称eDNA)技术是一种通过监测环境中存在的DNA片段来识别特定生物物种的方法,可以实现基于水体中DNA分子进行水生生物的鉴定和监测,为水生生物的常态化监测提供了一个准确、便捷、可标准化和自动化实施的方案。文章介绍了eDNA技术的基本原理,总结回顾了eDNA技术从萌芽到广泛科研应用的发展历史和过程,介绍了基于eDNA的宏条形码和宏基因组等各类水生生物鉴定监测技术;阐述了eDNA技术在保护种、入侵种及生物类群监测和水生态评估等各领域的应用;分析了eDNA技术当前面临的物种参考序列数据库不完善等各类挑战;提出了通过优化完善数据库、样品采集方法、评价指标和参数、样品保藏、数据分析和存储等来推动eDNA技术标准化和自动化,以解决当前面临的挑战。同时,基于eDNA技术当前的发展阶段,提出了在我国水体结合专业形态分类鉴定开展水生生物eDNA技术标准化监测的实施建议。

不同运动方式对人体DNA损伤、DNA甲基化和端粒长度的影响

背景:运动不仅是改善身体健康和心理健康的有效手段,还对代谢性和心脑血管等疾病的发生、发展具有良好的干预效果,其原因与表观遗传因素有关。目的:总结不同运动方式对人体DNA损伤、DNA甲基化和端粒长度的影响,并分析运动调控表观遗传修饰的可能机制,以期为运动改善机体功能提供参考。方法:以“运动,有氧训练,急性运动,无氧训练,抗阻训练,DNA损伤,DNA甲基化,端粒”为中文检索词,以“exercise,sport,aerobic exercise,anaerobic exercise,resistance training,acute exercise,DNA methylation,DNA damage,telomere”为英文检索词。在PubMed、Embase、Web of Science、中国知网数据库中进行检索,并根据纳入与排除标准筛选文献,最终纳入70篇文献。结果与结论:①长期有氧、抗阻和无氧运动均能改善DNA损伤,其原因与运动可以提高机体的抗氧化能力有关。而急性运动则会通过上调活性氧和活性氮氧化物的表达进而加剧DNA损伤程度;②急性运动、长期抗阻运动和无氧运动在降低DNA甲基化方面具有积极作用,其关键机制可能是运动诱导的活性氧使氧化型谷胱甘肽/还原型谷胱甘肽比值和DNA甲基化转移酶、10-11易位酶的表达发生了改变,进而对DNA甲基化产生调控作用;③与其他运动形式相比,长时间有氧运动可能更具有增加端粒长度的潜在价值,其中的生物学机制涉及炎症、氧化应激、DNA甲基化和微小RNA的表达调控;④基于当前文献可知,有氧运动持续2年以上可以增加端粒长度,未来的研究也应进一步明确最佳的运动持续时间。

淡水鱼类环境DNA宏条形码引物的筛选及其在千岛湖的应用

基于环境DNA(eDNA)技术的鱼类多样性监测方法因具有灵敏度高、对目标生物无伤害以及成本低等特点,近年来在国内外得到了广泛应用。eDNA方法的有效性往往取决于宏条形码引物的选择,尽管目前已经有一些鱼类环境DNA宏条形码引物,但较少有研究综合评估这些引物的检出效果。本研究评估了来自COI、Cytb、12S rRNA和16S rRNA基因的29对鱼类e DNA宏条形码引物(包括本研究设计的2对和从国内外文献中引用的27对引物),首先基于计算机模拟PCR(in silico PCR)进行了初步分析,随后通过高通量测序对其中效果较好的17对引物开展了更进一步的验证,结果显示:计算机模拟PCR结果良好的引物在进行高通量测序时并非全部表现良好,表明引物的筛选不能仅仅依靠计算机模拟PCR;具有更长扩增片段长度的宏条形码引物并没有获得理想中更好的扩增效果,表现效果好的引物大多是扩增片段长度处于200~300 bp之间的引物;相对于COI和Cytb而言,12S rRNA引物与16S rRNA引物均具有良好的扩增效果,适宜作为鱼类环境DNA宏条形码而用于鱼类多样性研究;同时,鉴于当前的鱼类DNA条形码数据库尚不完备以及不同引物的特性不同,使用多对引物将大大增加物种的检出概率和e DNA研究的可信性。本研究展示了eDNA在评估生物多样性方面的潜力,有助于将来的鱼类eDNA研究,从而为鱼类多样性的保护提供参考。

放射治疗对宫颈癌DNA甲基转移酶表达的影响

目的:研究放射治疗对宫颈癌(cervical cancer,CIN)组织中DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)1、3A和3B表达的影响,探讨其在放射治疗耐受中的作用。方法:选用12例宫颈癌患者放射治疗前、中、后三个时期的组织,应用qPCR检测宫颈癌组织在放射治疗前期、中期和后期的DNMT1、DNMT3A和DNMT3B mRNA的表达变化。结果:宫颈癌放射治疗前、中、后三个时期DNMT1对β-actin mRNA的相对表达量分别是(0.1229±0.0217)、(0.5696±0.0217)和(0.1620±0.0352);放射治疗期间和放射治疗之前宫颈癌组织中DNMT1 mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗期间和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT1 mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗之前和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT1 mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05);DNMT3A对β-actin mRNA的相对表达量分别是(0.0012±0.0001)、(0.0021±0.0001)和(0.0014±0.0001),放射治疗期间和放射治疗之前宫颈癌组织中DNMT3A mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗期间和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT3A mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗之前和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT3A mRNA的表达差异无统计学意义(P>0.05);DNMT3B对β-actin mRNA的相对表达量分别是(0.6627±0.0348)、(0.8104±0.0845)和(0.2391±0.0470),放射治疗期间和放射治疗之前宫颈癌组织中DNMT3B mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗期间和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT3B mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05),放射治疗之前和放射治疗之后宫颈癌组织中DNMT3B mRNA的表达差异有统计学意义(P<0.05)。结论:放射治疗使宫颈癌组织中DNMT1,DNMT3A和DNMT3B表达发生变化,其可能在放射耐受中起到了作用。

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

DNA甲基化/去甲基化调控缺血性卒中的研究进展

卒中是我国首位的致死致残原因,其中急性缺血性卒中(ischemic stroke,IS)约占全部卒中的80%,是一种具有遗传背景的复杂疾病。脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)甲基化/去甲基化是表观遗传的重要方式之一,近年研究发现其在IS的发病和复发中发挥重要作用,预示着DNA甲基化/去甲基化分子有望成为IS新的诊断标志物和药物治疗靶点。现将DNA甲基化/去甲基化在缺血性卒中的研究进展进行综述。

血浆无细胞线粒体外线粒体DNA与牙周炎临床指标的相关性研究

目的血浆无细胞线粒体外线粒体DNA(cf-exmtDNA)具有促炎潜能,本文探讨血浆cf-exmtDNA与牙周炎临床指标的相关性。方法纳入18~45岁受试者78人,其中牙周健康者11人,牙龈炎患者11人,牙周炎患者56人。检查并记录基线牙周指标、年龄、性别、体质指数(BMI)和空腹血糖(FBG)。取4 mL抗凝静脉血,采用二次离心法提取其中cf-exmtDNA,使用实时荧光定量聚合酶链式反应检测cf-exmtDNA拷贝数。比较不同牙周炎症状态组血浆cf-exmtDNA水平,并对血浆cf-exmtDNA与平均探诊深度(mPD)、平均附着水平(mCAL)、平均出血指数(mBI)、平均菌斑指数(mPLI)、年龄、FBG、BMI等指标进行相关性分析以及多重线性回归分析。结果牙周炎组血浆cf-exmtDNA水平显著高于牙周健康组(P=0.042);样本整体血浆cf-exmtDNA水平与年龄(P=0.023)、mPD(P<0.001)、mCAL(P=0.006)、mBI(P=0.026)呈正相关关系;多重回归分析中,血浆cf-exmtDNA水平主要取决于mPD。结论在18~45岁人群中,牙周炎患者血浆cf-exmtDNA水平较牙周健康者显著升高,血浆cf-exmtDNA水平与年龄、mPD、mCAL、mBI呈正相关关系。

DNA条形码技术在蛇类鉴别中的应用

从NCBI中GenBank数据库下载蛇类细胞色素b基因(Cytb)序列7329条,以MT765098.1序列为标准进行对比和修剪,获得蛇类Cytb序列4665条。对蛇类Cytb序列进行核苷酸饱和度、遗传多样性、种内和种间遗传距离计算,构建系统发育树。结果表明,基于Kimura–2–Parameter模型,蛇类平均种内遗传距离为3.3%,普遍小于6.7%,而平均种间遗传距离为19.96%,普遍高于9.3%,说明蛇类物种间遗传距离存在较大差异。根据蛇类物种间遗传距离,识别出蛇类23个物种的亚种,Pareas和Hydrophis属物种含有复合体,Atractus dunni、A.iridescen和A.occidentali互为姐妹物种。

环境DNA技术发展及其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展

长江流域鱼类资源丰富、生物多样性高。近年来,受人为干扰、环境变化等因素影响,鱼类资源急剧衰退,全面了解该流域水生生态学信息、进行长江大保护迫在眉睫。随着分子生物学技术的发展,环境DNA技术应运而生,其相比于传统调查方式更加高效、灵敏,应用领域更广;该技术的灵敏性使其非常适合于检测濒危物种、低密度物种入侵、瞬时和隐秘物种的存在,特别是当检测低密度物种的采样工作难以控制时,其敏感性、简便性和降低危害性的优势愈加显现出来。因此,该技术已被广泛应用于食品微生物、生物监测、群落生态学、古环境、保护生物学和生物入侵等领域的研究。介绍了环境DNA定义、发展史、研究方法与优劣势,在此基础上概述了其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展,最后展望了环境DNA技术与环境RNA技术相结合的技术革新以及新一代测序手段、大数据及机器智能技术多技术结合助力该领域研究的前景,以期为长江流域持续性生态学监测提供借鉴和参考。

基于环境DNA技术的珠江中下游鱼类多样性初步研究

通过环境DNA技术(Environmental DNA,eDNA)检测珠江中下游鱼类生物多样性,探索珠江中下鱼类多样性监测和保护的新途径。2023年2月在珠江中下游设置了桂平、藤县、封开、德庆、肇庆和九江共6个采样点,通过水样采集及过滤、eDNA提取、遗传标记扩增及测序和数据库比对分析等流程检测鱼类多样性。结果表明,6个采样点共检测出30种鱼类,隶属于4目10科27属,其中土著鱼类26种,外来种4种。较已有传统调查数据新检出2种鱼类:美丽沙鳅(Botia pulchra)和齐氏罗非鱼(Oceochromis zillii)。鱼类优势种为子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)、瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、尼罗罗非鱼(O.nilotica)、齐氏罗非鱼、南方波鱼(Rasbora steineri)和鲤(Cyprinus carpio)。根据Shannon指数和Simpson指数显示,eDNA检测九江和桂平站点的鱼类多样性最高,藤县的最低。作为一种新的检测方法,eDNA技术可用于快速检测珠江中下游鱼类的多样性及分布,在实际应用中可将eDNA技术与传统的监测方法相结合,以提供更全面的鱼类生物多样性数据信息。