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eDNA技术在底栖生物研究中的应用

发布时间:2022-03-16   点击次数:260次

环境DNA(简称eDNA)指直接从环境样品(如土壤、水和沉积物等)获得的遗传物质。其来源广泛,包括体液,粪便,脱落的组织等,EDNA技术包括样品采集,eNDA采取与eDNA分析,其中eDNA分析主要包括引物设计、PCR扩增(聚合酶链式反应)、测序等。底栖生物是水生生态系统的重要组成部分, 亦是海洋环境质量的重要指标, 对了解生态系统的结构具有重要意义。按生活方式可分为底栖植物(微藻、大型海藻等)和底栖动物。以底栖蓝藻为例, 蓝藻群落生物量会在极地湖泊和池塘的底栖环境大量生长, 对固碳做出了重要贡献。

eDNA样品采集:

样品采集主要分为直接采水法和过滤法。直接采水法是将水样收集到灭菌离心管中,采集体积在15ml-10L,常用的在1-2L.过滤法将水样中DNA分子截留在滤膜上,目前使用的滤膜有硝酸纤维滤膜、聚碳酸酯滤膜、玻璃纤维滤膜及混合纤维滤膜,对于大型无脊椎动物,滤膜法检出率更高,滤膜的孔径根据实际需求来选择,或者用多个孔径的滤膜多次过滤,减少堵塞几率,WATERRA可以非常有效地从大量水(流动或停滞)的过滤中回收水生生物的DNA。过滤介质有 5 种不同的孔径,从 0.1 到 5 微米;过滤器大表面积:300 cm² 或 600 cm²,允许多达 100 升或更多的水通过。增加了捕获目标物种 eDNA 的几率。

在弗雷塞尔湖底栖环境的研究中发现有大量的蓝藻生物量积累。使用形态学和分子方法对南极维多利亚州南部弗雷塞尔湖的天然和人工微生物垫中蓝藻的表型和基因型多样性进行分析。其中分子方法指包括16S rRNA基因克隆库, 变性梯度凝胶电泳(denatured gradient gel electrophoresis, DGGE)和测序, 同时结合光学显微镜观察结果, 鉴定出8种形态性; 而分子工具则发现了15种系统型。分子结果表明南极蓝藻多样性远大于单独依托传统显微镜分析出的形态分型。因此, 分子工具能更完整地补充描述南极湖泊底栖中的蓝藻多样性。这也是采用PCR引物对16S rRNA基因和对蓝藻序列特异的ITS进行扩增, 并进行蓝藻多样性分析的多相分析的突破。Destombe等采用DNA条形码技术对种在欧洲北大西洋和摩洛哥海岸两种江蓠属大型藻类进行研究, 利用3种独立标记的条形码cox2-cox3间隔区、叶绿体基因rbcL和ITS 2区域对其差异进行遗传分析, 证实了北大西洋存在两个名为G.gracilis的并行分支物种已有200年的历史。研究同时证明多基因条形码能更精确地描绘这两种形态学物种并检测假定的杂交的发生。刘晨临和林学政利用形态学和DNA条形码对白令海海域和冰岛附近海域的褐藻进行鉴定, 并对其来源进行分析。其中采自白令海海域的褐藻为孔叶藻亚种(Agarum clathratum subsp.Clathratu), 来源于日本北海道, 另一种为瘤状囊叶藻(Ascophyllum nodosum), 常见于北大西洋沿岸。





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