基于eDNA宏条形码技术的喀斯特高原人工湖泊鱼类多样性分析

【目的】利用eDNA宏条形码技术探究喀斯特高原人工湖泊鱼类多样性,并综合评估环境因子对鱼类分布的影响,为喀斯特地区水域鱼类多样性评估提供新方法、新思路,也为红枫湖和阿哈湖鱼类保护管理措施的制定积累基础资料。【方法】以红枫湖和阿哈湖为代表采集水样,以Tele 02硬骨鱼类通用引物PCR扩增e DNA,在Illumina NovaSeq 6000测序平台完成高通量测序;对优质序列按照98%相似性进行OTU聚类,生成OTUs表格,通过基因注释获得鱼类物种信息,并以R语言分别进行PerMANOVA分析和冗余分析(RDA)。【结果】在红枫湖鉴定出鱼类32种,隶属于5目11科27属,其中鲤形目鱼类18种,红枫湖南、北湖鱼类群落结构差异不显著(R2=0.08,P=0.562>0.05);在阿哈湖鉴定到鱼类33种,隶属于6目12科28属,其中鲤形目鱼类18种,各采样点检出鱼类总数差异不明显,保持在28~32种。现阶段的红枫湖和阿哈湖鱼类组成以鲤形目鱼类为主,但存在以日鲈目为主的养殖鱼类生态入侵。红枫湖环境因子与鱼类群落结构差异的决定系数(R2)排序为溶解氧(DO)>总溶解固体(TDS)=水温(WT)>pH>离子氨(NH4+),DO(P=0.034)是引起红枫湖各采样点鱼类群落结构差异的主要环境因子;阿哈湖环境因子与鱼类群落结构差异的决定系数(R2)排序为TDS>WT>Tra>NH4+>DO,TDS(P=0.005)是引起阿哈湖各采样点鱼类群落结构差异的主要环境因子。【结论】现阶段的红枫湖和阿哈湖鱼类组成以鲤形目鱼类为主,但存在以日鲈目为主的养殖鱼类生态入侵。eDNA宏条形码技术在喀斯特高原水域鱼类多样性评估方面具有较好的适应性,可快速监测到鱼类群落结构和空间分布,但通用引物可能对某些鱼类存在扩增偏好性;此外,不同人工湖泊水质理化因子特异性较强,研究环境因子与湖泊鱼类群落的关系时应对每个湖泊单独进行评估。

基于水体及胃含物DNA宏条形码技术的斑鳠幼鱼食性分析

为摸清斑鳠(Mystus guttatus)幼鱼的食性和生物学特征,为其资源保护和种群恢复提供科学依据,采用DNA宏条形码技术分析了贵州省罗甸县斑鳠保种场河道中的斑鳠幼鱼胃含物及水体的物种特征。结果显示:1)在斑鳠幼鱼胃含物中共鉴定出109种生物,分属于15个门,12大类。从门水平看,节肢动物门相对丰度最高,其次是轮虫动物门、绿藻门、脊索动物门。从属水平看,中镖水蚤属(Sinodiaptomus)相对丰度最高,其次是臂尾轮虫属(Brachionus)、鲃属(Barbus)和Paralamyctes。2)在斑鳠幼鱼生存的河道中,共获得193个物种,分属于18个门。从门水平来看,节肢动物门相对丰度最高,其次是绿藻门。从属水平来看,中镖水蚤属的相对丰度最高,其次是衣藻属(Chlamydomonas),占比较高的还有臂尾轮虫属、筒壳虫属(Tintinnidium)和单壳缝藻属(Monoraphidium)。节肢动物门、轮虫动物门和绿藻门在斑鳠幼鱼胃含物中和水体中都是相对丰度较高的类群。在水体中,脊索动物门相对丰度较低(第15位),而在胃含物中列第4位。研究揭示了斑鳠幼鱼食性选择受水域环境食物的易得性及其喜好性两方面的影响。从能量收支效益的角度来看,斑鳠幼鱼在摄食过程中遵循以最小的能量投入获取最大收益的原则,利于幼鱼存活与生长。

淡水流域底栖动物eDNA宏条形码筛选研究

利用eDNA宏条形码对淡水生态系统进行研究的过程中,通用基因的筛选很重要。本研究计算并比较了cox1、cob、12SrDNA和18SrDNA基因的进化速率和基因差异位点,结果显示cox1基因具有适中的进化速率和较高的种间差异,适合作为eDNA宏条形码的通用基因。通过对比不同长度的cox1基因片段对结果的影响,发现300 bp左右的短片段在底栖动物物种多样性方面有较高的覆盖度。因此,本研究确定300 bp长度的cox1基因作为淡水底栖动物eDNA宏条形码的通用基因片段,以提高物种多样性评估的覆盖度,为淡水生态系统的生物多样性研究和生态修复提供技术服务。

环境DNA(eDNA)宏条形码技术对枝角类浮游动物物种鉴定及其生物量监测研究

环境DNA(eDNA)宏条形码(Metabarcoding)技术越来越多地被应用于环境中物种定性识别,但如何定量监测物种在环境中的丰度尚未得到解决。本研究以太湖流域常见的5种浮游动物拟同形溞、大型溞、蚤状溞、多刺裸腹溞、老年低额溞为研究对象,建立了一种基于eDNA宏条形码技术的物种定量方法,并与实时荧光定量PCR(qPCR)相比较,研究了eDNA宏条形码技术多物种定量的准确性。结果表明,PCR引物对eDNA宏条形码的物种检测和定量影响显著。313 bp COI313引物对浮游动物物种覆盖度高,但是物种间DNA扩增的偏好性大,不适用于eDNA宏条形码定量检测。基于COI序列重新设计的短COI116引物能够同时检测出所有5个物种。荧光定量PCR(qPCR)物种拷贝数与物种相对占比呈正相关。eDNA宏条形码所检出每个物种的序列数与qPCR定量拷贝数高度一致。综上,eDNA宏条形码技术可实现对浮游动物物种的半定量检测,在生物多样性监测和生物完整性评价有显著的应用价值。

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。

基于eDNA宏条形码技术的上海骨干河流鱼类多样性研究

为了解淀浦河、川杨河、大治河、金汇港、龙泉港等5条上海市骨干人工河流鱼类物种多样性及群落结构状况,于2021年6月(夏季)和11月(秋季)经过水样采集、eDNA抽滤和提取、12SrRNA遗传标记扩增、高通量测序与生物信息分析等分析流程。结果显示,两次调查共从5条骨干河流的20个断面中检测到80种鱼类,排除10种因厨余废物流入河道而被检出的海洋种类,实际栖息的可能有70种,隶属于10目22科55属,包括国家Ⅱ级重点保护动物胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)和5种外来物种。夏季和秋季检出鱼类分别为48种和62种,每条河流平均35.2种和44.0种。但20个断面夏季的Chao1指数和ACE指数均大于秋季均值,而Shannon指数和Simpson指数均值均小于秋季。夏、秋两季共同的优势种为刀鲚(Coilia nasus)、鲫(Carassius auratus)和鲤(Cyprinus carpio)。Jaccard相似性分析显示,断面间相似性最好的龙泉港表现为极相似,但表现最差的大治河也为中等相似。Cluster聚类和NMDS排序分析显示,5条河流可分为显著差异的3组,即龙泉港、金汇港和除Z1断面外的大治河各断面为组Ⅰ,川杨河和淀浦河各断面为组Ⅱ,Z1断面为组Ⅲ,刀鲚、鲫、大鳍鱊(Acheilognathus macropterus)是造成组间差异的主要分歧种。研究检出的鱼类物种数虽多于黄浦江干流已记录的物种数,但厨余废物流入河道也能被检出,可能存在一定的“假阳性”现象。尽管如此,eDNA宏条形码技术仍在城市河流鱼类多样性评估方面展现良好应用前景。

基于环境DNA宏条形码技术的赣江下游(南昌段)鱼类多样性

随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧,无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境DNA宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性,并从不同季节(春、夏、秋、冬)、不同水层(上层、中层和下层)和不同取样位置(近岸和离岸)比较鱼类环境DNA信息的物种组成和多样性。结果表明:利用环境DNA宏条形码技术在赣江下游南昌段检测到鱼类114种,其中83种为历史记录种。不同季节的鱼类环境DNA信息的多样性和组成显示出极显著差异。上层水检测到的鱼类物种数分别显著多于中层水和下层水,且中层水和下层水检测到的鱼类在上层水中绝大多数都被检测到。上层水、中层水和下层水的鱼类环境DNA信息的多样性和组成不具有显著性差异。近岸检测到鱼类物种数多于离岸的,鱼类多样性指数无显著性差异,但群落结构具有显著性差异。RDA分析表明,赣江下游鱼类环境DNA受温度和pH的影响较大。本研究能够为基于环境DNA宏条形码的赣江鱼类资源的调查提供基线数据,并对后续赣江鱼类资源环境DNA宏条形码监测实施不同目的的采样策略提供依据;可为使用环境DNA宏条形码技术研究流水系统鱼类多样性提供技术参考,为环境DNA宏条形码技术应用的标准化流程提供依据。

用DNA宏条形码技术分析鹄沼枝额虫的食性

为了认识野生鹄沼枝额虫(Branchinella kugenumaensis)的食性生物学特性,采样DNA宏条形码技术分析了贵州省都匀市甲登村池塘中鹄沼枝额虫的食性。结果显示:从肠道中共鉴定出151个物种,分属于10个门类,即节肢动物门(Arthropoda)、刺胞动物门(Cnidaria)、脊索动物门(Chordata)、线虫动物门(Nematoda)、软体动物门(Mollusca)、半索动物门(Hemichordata)、环节动物门(Annelida)、扁形动物门(Platyhelminthes)、被子植物门(Angiospermae)和绿藻门(Chlorophyta)。节肢动物门共83种,占食物种类总数的70%,是食物中最丰富的类群;其次是脊索动物门,有27种,占11%;绿藻门占据食物的比例最低,仅为0.3%。结果表明,鹄沼枝额虫主动滤食水体中的有机颗粒,对有机颗粒的滤食无选择性;有机颗粒主要来源于大型溞、蚤状溞、水螅、顶切叶蚁和跳镰猛蚁。

eDNA宏条形码监测沉积物原生生物群落多样性

原生生物个体小、繁殖快,对污染物敏感,是沉积物环境污染重要指示类群。传统基于形态学的方法难以快速准确地反映沉积物中原生生物的群落组成和物种多样性,严重制约了其在水生态评估中的应用。本研究采用环境DNA宏条形码方法,基于真核18S rRNA基因片段分析了太湖流域沉积物原生生物的群落结构及其时空差异,筛选了可用于太湖流域沉积物生态评估的原生生物指标,建立了基于原生生物的水生态评估方法。结果显示,利用环境DNA技术在太湖流域沉积物共检出原生生物群落有2468个分类单元(OTU),属于13门44纲,至少在2个平行样本出现的OTU占总OTU的84.25%,春季(3月)与秋季(8月)原生生物群落组成差异明显。评价结果表明,目前太湖流域原生生物群落完整性整体处于亚健康和一般水平。

基于环境DNA宏条形码技术的北京地区鱼类多样性调查和外来鱼种入侵风险评估

【目的】调查北京地区鱼类多样性和群落分布及评估外来鱼种的入侵风险。【方法】选取北京地区水库、湖泊和河流3种水体类型共33个采样点,于2020年6月10—17日开展水生态监测,利用环境DNA宏条形码技术对各样点的鱼类多样性和群落结构进行监测和分析,对目前北京地区水生态系统中本地鱼种和外来鱼种进行分类汇总,并评估典型外来入侵鱼种的入侵风险。【结果】本次调查共检测到52种淡水鱼类,隶属于7目22科43属。首先,物种多样性和群落结构(主坐标PCOA分析和相似性ANOSIM分析)结果表明,水库、湖泊和河流3种水体类型的所有鱼类物种多样性和群落结构没有显著差异,不同水体类型中鱼类物种存在同质化现象。优势度分析结果显示,3种水体类型的优势种绝大部分是交叠的,不同水体类型特有的优势种较少。山区自然水体样点的鱼类物种多样性和生物量高于城区各样点,表明人类活动和城市化进程等可能对北京市河流鱼类多样性和群落空间分布产生影响。其次,通过与历史记载比较,北京地区的本地鱼类多样性呈下降趋势。本次检测到39种北京地区的本地原生鱼种,远远低于历史记载(83种)。此外,本次调查发现北京地区外来鱼种的比例大大增加,共检测到13种外来鱼种。其中,尼罗罗非鱼、大口黑鲈、蟾胡鲶、加蓬胡鲶、饰妆铠弓鱼和坦噶尼喀口孵非鲫6种属于外来入侵鱼种。最后,借助FISK V2指标体系对外来入侵鱼类入侵风险进行评估,结果表明,上述6种外来入侵鱼种在北京地区均具有高入侵风险,可对当地物种多样性产生严重影响,需密切关注其种群动态。【结论】本研究利用环境DNA宏条形码技术对北京地区的鱼类多样性开展调查,有助于了解现阶段北京地区鱼类资源的本底数据,同时为原生鱼类的保护和外来入侵鱼类的监管提供科学指导。

DNA宏条形码技术成为肉类成分鉴定的新方法

DNA宏条形码技术结合了DNA条形码技术和高通量测序技术,具有高通量、高精度、速度快等特点,为同时检测食物基质中的多个物种提供了理想的方法,包括产品中非预期的物种,因而该技术在肉类及其制品的掺假检测方面具有明显的优势,已成为肉类成分鉴定的新方法。

浮游动物DNA宏条形码标志基因比较研究

DNA宏条形码技术作为一种新型生物监测方法,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游动物DNA宏条形码监测仍在发展阶段,需要首先对其(采样方法、引物选择和数据分析等)进行标准化和调整,然后才能用于常规流域生态监测。其中,如何选择合适的PCR扩增引物是DNA宏条形码生物监测标准化的关键问题之一。本研究比较了COI、18SV9和16S通用引物在浮游动物DNA宏条形码监测中的差异,为初步建立规范化的浮游动物DNA宏条形码监测方法提供技术支撑。结果表明,16S引物对浮游动物具有更好的特异性,其产生的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)有88.1%属于浮游动物。虽然18SV9引物具有更高的物种覆盖度,不仅能扩增出浮游动物,还能扩增出大量藻类和真菌,但其物种识别敏感性较差,不适合浮游动物物种水平多样性监测。COI引物的浮游动物物种特异性、物种覆盖度和物种识别敏感性都适中,检出的浮游动物物种数量高于18SV9引物和16S引物,更加适合浮游动物DNA宏条形码监测。

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。

浮游动物DNA宏条形码多样性监测采样方法研究

浮游动物是水生生态系统的重要组成部分,对环境因子敏感,是水生生态健康状况的重要指示生物。基于传统形态学的浮游动物调查方法无法鉴定桡足类幼体,难以准确了解浮游动物群落组成。DNA宏条形码技术基于DNA序列差异识别物种,为浮游动物群落组成的准确解析提供了新方法。比较了不同浮游动物采样方法(直接过滤法和网富集法)对浮游动物DNA宏条形码多样性监测结果的影响。结果表明,小型浮游动物和大型浮游动物应采取不同的采样方法,其中直接过滤1 L水样对小型浮游动物轮虫的多样性监测效果最好,而用浮游生物网富集5~10 L水样对大型浮游动物(枝角类和桡足类)的多样性监测效果更好。初步实现了浮游动物DNA宏条形码多样性监测的规范化。

基于环境DNA宏条形码的丹江口水库浮游生物多样性及群落特征

为了解丹江口库区浮游生物群落的多样性,本研究于2020年7月在丹江口库区丹库、汉库和入库支流等区域共计9个样点采集水体样品,抽滤并提取总DNA样本后,基于18S和16S分子标记进行单分子实时测序,分别探究真核和原核浮游生物群落的多样性及其群落特征.结果表明:(1)真核浮游生物群落的主要优势类群包括节肢动物、链型植物、绿藻门、硅藻门等;本研究在种水平上鉴定出库区分布广泛且相对丰度较大的物种,包括弯曲隐藻、对蛋白核隐藻和空球藻等,它们与库区化学需氧量密切相关;库区化学需氧量是影响真核浮游生物群落格局的重要环境因子.(2)原核浮游生物群落的主要优势类群为变形菌门;原核生物中相对丰度较大的不动杆菌Acinetobacter是污水污染的指示菌群;群落中起重要作用的Limnohabitans与水体的富营养化密切相关;尽管库区蓝藻相对丰度较低,但与蓝藻关系密切的CL500-29_marine_group和hgcI_clade两类细菌在浮游生物群落中也起着重要作用;原核生物群落中的各类物种均指示丹江口水库的水生态健康存在一定风险,需要加强监测以预防生态环境的恶化.(3)丹江口水库不同区域的浮游生物群落异质性较大,tb-RDA分析显示丹江口的浮游生物群落可以分为丹库型、汉库型和入库支流型,其组间差异要大于组内差异.综上所述,丹江口水库的浮游生物群落具有明显的空间异质性,整个库区的群落结构与水体富营养化、水体有机污染和污水污染等方面相关,需要加强对丹江口库区的水生态监测.

基于eDNA技术的太湖鱼类多样性调查

基于环境DNA(environmental DNA,eDNA)技术开展太湖鱼类多样性调查,并结合传统形态学鱼类资源调查数据,初步探索eDNA技术在鱼类资源调查中的应用。结果显示:太湖16个点位共检出鱼类8目20科47属54种,其中鲫、蒙古鲌和刀鲚丰度相对较高;eDNA与传统形态学调查共同检出鱼类37种,占eDNA检出鱼类序列总数的91.89%;eDNA检出的鱼类中有45种鱼类在太湖鱼类志中有记载,占检出鱼类序列数的95.09%;2种方法得出的鱼类多样性指数均为太湖东部和太湖南部相对较高、太湖北部和太湖西部相对较低,太湖鱼类的生态类型(洄游性、栖息水层和食性)也高度一致;eDNA技术单个频次检出的鱼类物种数和单个点位的种类检出数均高于传统形态学方法,检出效率较高。综上,eDNA技术可用于鱼类资源调查,且在鱼类物种检出效率上优于传统形态学,与传统检测相结合,可以进一步增加监测调查的可靠性。

基于eDNA技术的白洋淀微型生物群落监测

传统形态学监测无法识别绝大多数微型生物,环境DNA(eDNA)宏条形码技术提供了一种新型高效的生物监测手段。以白洋淀为例,采用eDNA宏条形码测序技术,开展白洋淀微型生物群落监测,揭示了白洋淀微型生物群落组成、序列数、多样性等的时空分布,比较了eDNA技术和传统形态学方法对藻类的检出能力,分析了eDNA技术的灵敏度和还原力。结果表明:eDNA宏条形码技术检出白洋淀7个微型生物类群的4569个OTU,分属于567个种,其中细菌(除蓝藻门)最多,原生动物次之,古细菌最少;时间上,白洋淀主要微型生物类群秋季生物多样性最高,夏季次之,微型生物类群的序列数、门与属水平的相对丰度也呈现出明显的季节特征。空间上,优势门类在各采样点的分布大致相似,Epsilonbacteraeota等部分相对丰度较少的门类分布明显不均衡;时间和空间变化均影响白洋淀微型生物群落的组成和分布,季节变化的影响更显著;eDNA比传统形态学方法具有更高的检出能力,二者联合使用更有利于全面获取微型生物组成信息。研究全面揭示了白洋淀微型生物群落信息,探索了eDNA宏条形码技术在北方湿地的应用,印证了该技术的高效性和灵敏度。

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。

帕米尔盘羊食性与肠道微生物季节变化特征

肠道微生物对宿主代谢和环境适应有重要影响,其种类组成主要受宿主食物组成与进化遗传的影响。开展野生动物肠道微生物和食性研究有助于揭示肠道微生物如何提高宿主对环境胁迫的适应能力,可为濒危动物保护提供指导。采集暖季与冷季各12份帕米尔盘羊(Ovis ammon polii)的新鲜粪样,利用DNA宏条形码技术和16S rRNA测序技术,分析帕米尔盘羊冷暖季的食物与肠道微生物组成及其季节性差异。结果表明帕米尔盘羊共采食36科57属植物,其冷暖季食物组成具有显著差异,但主要食物均为蔷薇科(Rosaceae)与苋科(Amaranthaceae)植物。帕米尔盘羊冷季营养生态位宽度为3.18,暖季为2.94。该种肠道微生物α多样性与β多样性均呈现显著的季节差异,多种食物与肠道微生物丰度呈现显著相关性。帕米尔盘羊肠道微生物随着其食物组成的季节性变化而变化。肠道微生物功能预测显示,宿主在食物缺乏的冷季酯类化合物的生物合成、蛋白质消化与吸收代谢相关的功能基因的相对丰度显著增加,这有助于宿主更有效地利用氮和能量沉积,提高了盘羊在严酷冬季的适应能力。研究结果有助于深入理解高原生态系统野生动物与其肠道微生物与之间的相互作用关系,为濒危物种保护管理提供科学依据。

环境DNA宏条形码监测湖泊真核浮游植物的精准性

环境DNA(eDNA)宏条形码(metabarcoding)技术是一种基于分子的生物多样性高效监测手段,近年来越来越多地被应用于生态环境中生物要素的监测和评估.开展eDNA宏条形码监测技术的标准化和规范化研究,是将其业务化推广应用的前提.本研究以高原湖泊滇池和抚仙湖的真核浮游藻类为研究对象,探究了基于18S-V9宏条形码测序深度对生物多样性监测的影响;通过分析平行样本间物种分类单元的交叉率及α多样性的变异率(coefficient of variation,CV),评估了eDNA宏条形码监测真核浮游藻类结果的精确性.并采用eDNA宏条形码监测数据评估了滇池和抚仙湖北的真核藻类多样性.结果表明:(1)测序深度显著影响宏条形码技术检出物种的数目,适合滇池和抚仙湖北的eDNA真核藻类多样性分析的测序深度为≥30000条;(2)重复样品(n=3)间遗传分类单元(OTU)交叉率达到45.97%±1.67%,可注释分类单元(属)交叉率达到64.21%±3.25%,α多样性的变异率<10%.(3)基于现有DNA条码数据库,滇池和抚仙湖北分别鉴定出真核藻类75属和90属,覆盖本地历史记录形态学物种的62.5%和71.05%.(4)滇池不同水深的真核藻类多样性无明显差异,抚仙湖的真核藻类多样性具有显著垂直分布特征.和抚仙湖北部相比,滇池真核藻类多样性显著偏低,滇池南部的生物多样性明显高于中部和北部(P<0.05).综上,本研究建立了eDNA宏条形码技术监测结果的精确性评价方法,验证了基于18S-V9引物监测真核浮游植物多样性的可行性,结果可促进eDNA宏条形码监测技术推广与应用.