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人工模拟条件下环境DNA宏条形码技术的定量分析初探

文献类型： 中文期刊

作者： 牟铭 1 ; 李昂 2 ; 赵新宁 1 ; 柳淑芳 2 ; 庄志猛 2 ;

作者机构： 1.上海海洋大学水产与生命学院

2.中国水产科学研究院黄海水产研究所青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室

关键词： 环境DNA宏条形码;PCR引物偏好;高通量测序;线性函数关系;生物学调查

期刊名称： 渔业科学进展

ISSN： 1000-7075

年卷期： 2021 年 42 卷 005 期

页码： 24-30

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 近年来,环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)在水生生态系统生物多样性评估等相关领域中得到广泛应用,因其具有快速测算群落中物种丰度的潜能,eDNA宏条形码技术成为资源保护和管理中颇具应用前景的调查工具.虽然大量证据表明eDNA高通量测序获得的reads数与自然环境中生物相对数量具有相关性,但一直不能得到明确的量化关系结果.eDNA的富集、扩增过程中的偏倚等诸多不确定因素,制约了该技术在生物资源调查领域的推广应用.假定水体中的eDNA全部回收,且PCR扩增时不存在引物偏倚性,这种理想状态下的水体中eDNA组成与其高通量测序reads数是否存在线性关系?为此,本研究在实验室可控条件下,选择2个同属近缘的凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)和墨吉对虾(Penaeus merguiensis),对其DNA样品进行不同比例混合,模拟从自然水体中富集到的eDNA复合样品,既保证了样品的回收率,又降低了引物偏倚的干扰.以此为模板,探究eDNA宏条形码技术检测种群相对数量的准确性.结果显示,当2个物种DNA模板浓度比例为1:1时,高通量测序结果注释得到的2个物种reads数比值为13/24(墨吉对虾/凡纳滨对虾),可见,即使是同属近缘种间依然存在轻微的引物偏倚现象,引物偏移率为1.5%.同时,根据7个实验组获得的高通量测序结果注释得到的2个物种reads数比值与对应模板中2个物种DNA浓度比值之间的线性回归分析表明,水体中eDNA组成与其高通量测序reads数间呈明显线性关系,即y=0.0716x+0.7043(r2=0.9824).综上所述,本研究为验证eDNA宏条形码技术监测水生生物资源量的可行性提供了直接证据,也为后续DNA宏条形码技术的定量研究提供了思路.

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