新的eDNA技术用于快速评估珊瑚礁

Mānoa生物系夏威夷大学的科学家开发了一种技术,通过分析小海水样本中的DNA来测量珊瑚礁上的活珊瑚数量。海洋生物学研究生课程研究生Patrick Nichols和生物学系副教授Peter Marko的新研究成果发表于环境DNA。

水下视觉调查广泛用于珊瑚礁生态学,是任何珊瑚礁监测计划的重要组成部分。然而,视觉调查通常使用SCUBA进行,这既费时又具有后勤挑战性。

作为视觉调查的有效补充,环境DNA(eDNA),从生物体中脱落或排出到环境中的DNA的分析已被用于评估物种多样性,主要是在水生环境中。该技术利用了这样一个事实,即所有生物都不断地将DNA排放到环境中,留下可以用分子生物学工具检测和分析的遗传残基。

尽管越来越多地使用eDNA来记录物种的存在和缺失,但是丰富的生物体和DNA的数量之间的可靠联系仍然是难以捉摸的。在他们的论文中,Nichols和Marko证明了这种新方法在夏威夷的珊瑚礁上进行了测试?我是一种快速且经济有效的方法来测量活珊瑚“覆盖”,即活珊瑚占据的珊瑚礁数量。由于珊瑚促进了珊瑚礁上许多其他物种的存在,珊瑚覆盖物是科学家用来描述珊瑚礁状况的几种重要测量棒之一,这是由于全球气候变化导致全球珊瑚礁减少的紧迫任务。

“我仍然感到惊讶的是,在一小撮水管中,有足够的信息来追踪整个社区的相对丰富程度,”尼科尔斯说。“增加调查的广度和范围正是使eDNA的未来如此令人兴奋的原因!”

“Metabarcoding”

该项目使用了“metabarcoding”,这是一种利用DNA测序一步分析水样中所有DNA的技术。然后鉴定珊瑚DNA序列并计数以确定每个珊瑚礁中不同类型珊瑚的丰度。退化的珊瑚礁具有非常少的珊瑚eDNA,而具有更多活珊瑚的珊瑚礁具有更强的珊瑚eDNA特征。

作者在他们的论文中解释说,这种新技术可以用来追踪珊瑚礁健康和群落组成随时间的变化,以及探测传统的基于视觉的调查方法可能错过的稀有物种。

“如果你问我10年前是否有可能,我会说,'没办法,'”马可说。“但是,技术的进步和高灵敏度DNA测序方法的成本下降为各种重要的生态问题打开了大门。”

目前,研究人员正在将他们从项目中学到的知识应用到最难以进行视觉评估的社区中最引人注目的eDNA监测应用,例如为温度敏感物种提供气候变化潜在避难所的深礁。

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