人工模拟条件下环境DNA宏条形码技术的定量分析初探

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.

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

所属期刊栏目：42

分类号：S932.2(水产资源)

资助基金：山东省支持青岛海洋科学与技术试点国家实验室重大科技专项;国家自然科学基金项目;山东省泰山学者建设工程专项经费项目共同资助

在线出版日期：2021-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：24-30