浮游动物DNA宏条形码标志基因比较研究

发布时间：2022-01-25 09:05

　　DNA宏条形码技术作为一种新型生物监测方法,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游动物DNA宏条形码监测仍在发展阶段,需要首先对其（采样方法、引物选择和数据分析等）进行标准化和调整,然后才能用于常规流域生态监测。其中,如何选择合适的PCR扩增引物是DNA宏条形码生物监测标准化的关键问题之一。本研究比较了COI、18SV9和16S通用引物在浮游动物DNA宏条形码监测中的差异,为初步建立规范化的浮游动物DNA宏条形码监测方法提供技术支撑。结果表明,16S引物对浮游动物具有更好的特异性,其产生的操作分类单元（operational taxonomic unit, OTU）有88.1%属于浮游动物。虽然18SV9引物具有更高的物种覆盖度,不仅能扩增出浮游动物,还能扩增出大量藻类和真菌,但其物种识别敏感性较差,不适合浮游动物物种水平多样性监测。COI引物的浮游动物物种特异性、物种覆盖度和物种识别敏感性都适中,检出的浮游动物物种数量高于18SV9引物和16S引物,更加适合浮游动物DNA宏条形码监测。 

【文章来源】：生态毒理学报. 2020,15(02)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

不同引物检测到的OTU数和序列Reads组成

随着测序深度的增加，COI、16S和18SV9检出的OTU数量亦不断增加。当测序深度达到2 000 000左右时，16S引物检出的OTU数量趋于饱和，平均每10 000条序列新增1.9个OTU；测序深度达到30 000 000时，COI引物检出的OTU数量趋于饱和，平均每10 000条序列新增1.8个OTU;18SV9引物在测序深度达到16 000 000时检出的OTU才逐渐趋于平衡，增加率为平均每10 000条序列1.2个OTU(图1)。18SV9引物共检出超过16 000个OTU，其中有6 891个OTU(占总序列的8.6%)属于未知序列，最后能够被注释的OTU有9 450个(占总序列的91.4%)。仅有1 461个18SV9的OTU隶属于浮游动物群落，其中，轮虫438个(占总序列的17.3%)，枝角类159个(占总序列的3.78%)，桡足类864个(占总序列的44.75%)(图2)。

图2 不同引物检测到的OTU数和序列Reads组成COI和16S引物对轮虫和枝角类检测结果的一致性要好于对桡足类检测结果的一致性。大部分轮虫和枝角类都能同时被这2对引物检出，且物种OTU数量也较为接近(图4)。虽然，2对引物检出的桡足的种类差别不大，但每个物种对应的OTU数却相差明显。例如16S引物发现指状许水蚤(Schmackeria forbesi)仅6个OTU，但是COI引物却发现其OTU数量超过30个。类似的情况还出现在汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)和中剑水蚤(Cyclop sp.)中。18SV9引物中除萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)的检出与COI和16S存在较高的一致性外，其他物种的检出均与另外2对引物存在较大差异。18SV9中有大量OTU被注释为鄂足纲(Maxillopoda)，并不能往下细分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]环境DNA宏条形码监测水生态系统变化与健康状态[J]. 李飞龙,杨江华,杨雅楠,张效伟.  中国环境监测. 2018(06)
[2]环境DNA（eDNA）宏条形码技术对枝角类浮游动物物种鉴定及其生物量监测研究[J]. 孙晶莹,杨江华,张效伟.  生态毒理学报. 2018(05)
[3]DNA宏条形码（metabarcoding）技术在浮游植物群落监测研究中的应用[J]. 张宛宛,谢玉为,杨江华,杨雅楠,李娣,张咏,于红霞,张效伟.  生态毒理学报. 2017(01)



本文编号：3608263