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DNA元条形码揭示了北部受威胁的湿地中的元社区动态

网站编辑:九彩彩票-九彩彩票官网-九彩彩票app-九彩彩票下载 │ 发表时间:2020-05-15 23:52:49 

  长期以来,准确检测人类活动造成的生态系统生物多样性变化的能力一直困扰着环境科学家和生态学家,但是一项发表在PNAS上的新研究已经建立了基于DNA的新方法,该方法可有效用于环境评估和监测。

  由加拿大环境与气候变化局水科学与技术局和圭尔夫大学哈吉巴贝实验室的研究人员牵头,该研究的重点是加拿大艾伯塔省北部的阿萨巴斯卡三角洲和平(PAD)高危湿地。PAD是一个大型内陆湿地综合体,受到阿萨巴斯卡流域的油砂开采和和平流域的水力发电大坝的侵蚀威胁。

  “十多年来,我们一直与来自加拿大环境与气候变化的科学家紧密合作,以开发和应用基于高通量DNA的生物多样性分析来监测加拿大的关键生态系统,” Mehrdad Hajibabaei博士说。这项研究,以及圭尔夫大学整合生物学系的一位教授。“这项研究是这项旨在将最先进的基因组学应用于生态学分析的合作努力的关键贡献。”

  在2011年至2016年之间,通过基于显微镜的形态学识别和DNA元条形码技术,在哈兹巴贝伊实验室于2011年首次引入的湿地洪水频率梯度上对水生无脊椎动物进行了采样。DNA元条形码涉及对环境DNA(eDNA)进行测序以识别许多生物在同一环境样本中。通过使用多物种占用模型(MSOMS)(一种用于通过物种丰富度和相互作用评估生物多样性的模型),研究发现,与传统形态学鉴定相比,DNA元条形码检测每个样品检测到的生物多样性范围要大得多,对于鉴定对洪水的重要反应至关重要和热态。

  Hajibabaei说:“通过使用大规模并行测序和先进的计算分析,DNA metabarcoding克服了生物监测中的关键瓶颈。” “它允许处理大量样品,而无需分离和分选微小的幼虫。它使用DNA条形码基因中的序列进行分类学鉴定,其分辨率通常比形态学检查所能达到的更好。”

  研究表明,家庭水平的居住掩盖了属间的高度变异,并量化了条形码引物对自然群落中检出概率的偏见。它还揭示了社区集会的模式几乎是随机的,这表明随机性在元社区的动态中起着重要的作用。

  “直到现在,我们无法对构成这些高度多样化和充满活力的社区的数百种物种进行一致和准确的识别,这限制了我们就资源开发如何降低候鸟和野生动植物所需的重要商品和服务的能力发表广泛声明的能力。 ”,加拿大环境与气候变化部联邦科学家Donald Baird博士说。这项研究的共同作者,积极参与监测艾伯塔省油砂地区湿地的贝尔德说:“这些影响可能对依赖这些重要生境的地方社区产生连锁反应。”

  该研究中使用的模拟还表明,元条形码的效率要高得多,尤其是在更精确的分类学分辨率上,并提供了在更广泛的景观级别上检测变化所需的统计强度。

  哈吉巴贝伊说:“能够证明DNA元条形码是跨时空生态分析以及在诸如阿萨巴斯卡三角洲和平区等关键生态系统中的有效工具,是广泛应用这种方法的重要基石。”

  Hajibabaei目前正在一项名为STREAM的新计划中,使用这项研究的DNA元条形码技术来评估加拿大的关键流域。去年与加拿大世界野生动物基金会,加拿大利文湖,加拿大环境与气候变化合作发起的STREAM正在建立一个全国性的社区生物监测计划网络。