基于环境DNA宏条形码的洱海鱼类多样性研究

研究使用环境DNA宏条形码(eDNA metabarcoding)检测洱海鱼类多样性, 探索适用于洱海鱼类多样性监测和保护的新方法。通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程, 从洱海16个采样点中获得可检测的9个采样点数据, 共检测出17种鱼类, 其中土著种5种、外来种12种; 鲫(Carassius auratus)、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和食蚊鱼(Gambusia affinis)为优势种。研究结果表明虽然环境DNA宏条形码无法完全替代传统的鱼类监测方法, 但作为一种新兴的生物多样性监测手段, 其可用于快速检测洱海鱼类多样性及其空间分布。     

基于环境DNA技术的赤水河秋季鱼类多样性分布特征

赤水河是长江上游少有的仍保持自然流态的大型一级支流,是长江鱼类重要的繁衍场和珍稀物种的保护地,摸清其鱼类多样性现状及鱼类群落结构特征对赤水河水生态恢复评估极为重要。于2021年9月对赤水河流域开展了鱼类多样性、分布及其特征调查,全流域共设置52个采样点,采用环境DNA技术采集并研究了赤水河鱼类的组成及其分布。结果显示通过环境DNA方法共调查到鱼类6目18科62属77种,包含16种长江特有鱼类。以鲤形目为主,占总数的87.87%。赤水河鱼类食性以杂食性和肉食性鱼类为主,群落结构上,处于下层水环境鱼类较多;赤水河鱼类优势种为宽鳍鱲(Y=0.205)、西昌华吸鳅(Y=0.085)、麦穗鱼(Y=0.068)、乌苏拟鲿(Y=0.033)、云南光唇鱼(Y=0.027);赤水河上游和下游鱼类群落(P<0.01)和Shannon-Wiener指数差异均显著(P<0.05)。海拔、流速、pH、电导率和温度是影响赤水河鱼类多样性的主要环境因素。为环境DNA技术在赤水河鱼类多样性调查中的应用提供了探索性研究,将有助于赤水河生物多样性的保护。     

基于eDNA metabarcoding探究北京市主要河流鱼类分布及影响因素

使用eDNA宏条形码(eDNA metabarcoding)和地笼法检测了北京市3条水系在夏季和秋季两个季节的鱼类多样性, 旨在研究北京市鱼类群落的空间格局特征, 探索适用于北京鱼类生物多样性监测及保护的新方法。结果表明: 在北京市的34个采样点中, 利用eDNA metabarcoding共检测出鱼类55种, 显著高于传统方法所捕获的鱼类种数(35种), 鱼类组成以鲤形目和鲈形目为主。山区河流清水鱼的多样性要显著高于城区河流, 城区河流(北运河水系)群落结构较为单一, 以鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)等耐污种为优势种; 山区河流(潮白河水系及大清河水系)以宽鳍鱲(Zacco platypus)、拉氏鱥(Rhynchocypris lagowskii)、马口鱼(Opsariichthys uncirostris)等为优势种。不同季节影响清水鱼群落结构的环境因子不同, 夏季主要是总溶解固体和电导率, 秋季主要是海拔和温度。清水鱼丰富度与环境因子及人类活动的相关性表明, 清水鱼的丰富度随着总溶解固体及灯光指数增加而显著降低, 且均与海拔、温度等存在显著相关性。本研究证明了eDNA metabarcoding方法用于监测北京市鱼类多样性及其时空分布的可行性。     

基于环境DNA宏条形码技术研究黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性及其对水文连通性的响应

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义。本研究基于环境DNA宏条形码技术(e DNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分析鱼类物种分布对不同水文连通强度潮沟生境差异的响应特征。利用12S r RNA经典鱼类引物对采集自三级潮沟系统的水样进行高通量测序,共检测出鱼类55种,其中本地鱼类27种、非本地鱼类28种,物种组成以鲈形目为主。各样点序列丰度均较高的鱼类有矛尾刺虾虎鱼(Acanthogobius hasta)、鮻(Planiliza haematocheilus)、长体刺虾虎鱼(Acanthogobius elongatus)等。鱼类多样性在不同水文连通性潮沟间差异明显,其中,二级潮沟群落多样性水平、丰富度指数、物种种类及各种鱼类类群中的个体均匀程度等都明显高于其他两级潮沟。RDA分析显示有6种环境因子与鱼类群落结构显著相关(P<0.05),分别为:硅酸盐(Si O₃^2––Si)、硝酸盐(NO₃     

河南省鱼类分布新纪录——方氏鰟鲏

2010年9月,在河南省太行山猕猴国家级自然保护区济源管理局进行生物多样性资源调查时,于沁河河口村段采得一批鱼类标本。其中一种经鉴定为方氏鰟鲏Rhodeus fangi(Miao),隶属于鲤形目鲤科鰟鲏亚科,在珠江、长江、黄河及黑龙江水系     

赣江鱼类物种更新名录

赣江是长江的主要支流之一, 淡水鱼类多样性极其丰富, 但是目前对于该河流的鱼类多样性还未有充分的了解。本研究于2016年9月至2017年8月对赣江鱼类进行了实地调查, 结合历史文献资料并参考最新的分类学成果, 更新了赣江淡水鱼类名录。结果表明, 赣江共有淡水鱼类180种, 隶属于12目31科93属。其中, 土著鱼类174种, 外来鱼类6种。赣江鱼类以鲤形目为主; 鲤科种类最多, 其次是鲿科。更新的物种名录中, 包含23个新记录土著种, 其中有5个未被描述的新种; 有36个历史资料记载的种类被剔除出物种名录; 25个物种发生了分类地位的变更。此外, 本次调查有28种鱼类未采集到, 说明这些鱼类的种群数量正在急剧下降, 而这些鱼类分别属于洄游性、流水性和产漂流性卵等独特生态类型, 说明赣江鱼类多样性受到了严重的人为干扰。本研究所给出的赣江鱼类的更新物种名录, 可为今后的赣江鱼类多样性保护提供理论基础。     

澜沧江西双版纳段鱼类组成和物种多样性

根据2018-2020年澜沧江西双版纳段5次鱼类资源调查数据,结合相关文献资料,对该流域鱼类组成及物种多样性进行了分析。结果显示：澜沧江西双版纳段此次共调查到鱼类119种,隶属于11目28科79属,而历史记录鱼类共179种,隶属于12目34科106属。随着调查的不断深入,土著鱼类种数逐渐增多,但占比却逐渐下降,外来鱼类种数逐渐增多,占比也逐渐升高;本次调查到土著鱼类92种,占鱼类种数的77.31%,占比进一步下降;外来鱼类27种,占鱼类种数的22.69%,占比进一步升高。该区域鱼类优势种为云南吻孔鲃Poropuntius huangchuchieni和少鳞舟齿鱼Scaphiodonichthys acanthopterus,常见种为长臀鲃Mystacoleucus marginatus和宽额鳢Channa gachua。有《国家重点保护野生动物名录》（2021年）鱼类5种,《中国生物多样性红色名录脊椎动物卷》（2015年）受威胁鱼类8种。相对于我国其他江河,澜沧江西双版纳段有极高水平的鱼类物种多样性,其中澜沧江干流鱼类物种多样性相对于左、右岸支流较低,左岸支流鱼类多样性高于右岸,罗梭江鱼类多样性高于其他一级支流。虽然澜沧江西双版纳段鱼类物种多样性维持在较高水平,但土著鱼类占比下降趋势明显,仍面临着严重威胁,本文分析了受威胁因素,并提出了保护建议。     

黄河兰州段鱼类多样性与保护

兰州市是黄河唯一穿城而过的省会城市, 是黄河流域综合治理与高质量发展的重要区域, 了解其鱼类多样性现状及变化趋势对黄河流域水生态保护尤为重要。本文于2020年7-10月对黄河干流兰州段及其4条支流(庄浪河、大通河、湟水河和宛川河)开展了鱼类多样性、分布及影响因素调查, 以Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、Cody和Routledge指数、Bray-Curtis相异性系数对黄河兰州段5条河流鱼类群落进行评估, 同时通过相对多度(relative abundance, RA)判定优势种, 利用非度量多维标度排序(non-metric multidimensional scaling, NMDS)展示物种空间分布格局。本次调查获得鱼类20种, 隶属于4目6科15属。其中, 国家II级重点保护野生动物1种, 受威胁鱼类4种, 中国特有鱼类7种, 黄河特有鱼类4种。区系组成属青藏高原区高原西北亚区, 其中鲤形目种类占绝对优势, 优势种为东方高原鳅(Triplophysa orientalis)、粗壮高原鳅(T. robusta)、鲫(Carassius auratus)和麦穗鱼(Pseudorasbora parva)。庄浪河和黄河干流的α多样性较高。β多样性分析结果表明, 黄河干流与庄浪河、大通河、湟水河和宛川河间的鱼类物种明显不相似; 大通河与湟水河之间以及黄河干流与宛川河之间的鱼类物种组成相似性较高。NMDS分析表明, 黄河兰州段鱼类被划分为地理空间上相近的4个地理群。水利设施建设、外来物种和水体污染可能影响了黄河兰州段鱼类多样性和分布。本研究为黄河兰州段鱼类多样性保护和科学管理以及黄河流域生态保护和高质量发展提供了基础调查数据。     

三峡库区鱼类群落结构和功能多样性

物种的功能特征是联系群落结构和功能的关键因素,开展功能多样性研究可以更好地理解群落结构和功能的关系。为了解三峡库区鱼类群落结构和功能多样性的空间格局,作者于2019年和2020年对三峡库区库首秭归、库中云阳、库尾巴南及库首支流香溪河下游峡口、库中支流小江下游高阳、库尾支流嘉陵江下游合川等江段的鱼类进行调查,分析了鱼类群落结构和多样性,从摄食、运动和繁殖3个方面探讨了鱼类功能多样性空间格局。在三峡库区及主要支流共采集到鱼类78种,隶属于6目15科56属。各江段以广适性和静水性鱼类为主,其中库首秭归和支流香溪河下游峡口、小江下游高阳江段的短颌鲚(Coilia brachygnathus)和贝氏?(Hemiculter bleekeri)等静水性鱼类相对丰度较高,库中云阳、库尾巴南和支流嘉陵江下游合川江段的蛇鮈(Saurogobio dabryi)和光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)等广适性鱼类相对丰度较高。非度量多维尺度(non-metric multidimensional scale, NMDS)和Bray-Curtis相异性指数分析表明,秭归和嘉陵江下游合川江段群...     

滇池土著鱼类现状

于2000年4月－12月对滇池区域的土著鱼类进行调查发现,滇池土著鱼类由20世纪60年代的26种减少到目前的11种,这11种滇池土著鱼类中,仅有4种生活于滇池湖体,其余7种均生活于滇池湖周一些溪流的上游或溶洞中,通过对土著鱼类及其栖息地的实地调查并结合文献资料,分析了滇池土著鱼类多样性的历史变化,各种类在空间上的变化方式以及滇池土著鱼类多样性迅速降低的原因,并就保护滇池土著鱼类提出具体的解决方法和途径。     

基于环境DNA宏条码和底拖网的珠江河口鱼类多样性

文章采用环境DNA宏条码和底拖网对珠江河口鱼类多样性进行了研究, 并对两种方法进行了比较。利用环境DNA宏条码检测到了175种鱼类, 而利用底拖网采集到了47种鱼类, 结合两种方法共检测出179种鱼类, 隶属于15 目63科128属。其中两种方法共同识别了鱼类43种, 占总检测物种的24.02%, 基于底拖网的调查未能收集到基于环境DNA宏条码检测到的大多数物种。根据Shannon指数和Simpson指数显示, DNA宏条码所检测珠江河口鱼类群落α多样性显著高于底拖网方法(P<0.05)。两种方法的PCoA结果均显示珠江河口鱼类群落存在空间结构, 基于环境DNA宏条码的分析显示空间重叠更多。两种方法基于冗余分析均显示溶解氧和盐度是影响鱼类群落结构的主要环境因子。研究表明, 环境DNA 宏条形码是一种环保且可靠的评估方法, 将其搭载到现有调查可以更好地了解河口鱼类多样性。     

环境DNA技术在长江口鱼类多样性分析中的应用

研究采用高通量测序技术对长江口水域环境DNA(Environmental DNA, eDNA)样品进行分析,并与传统渔业资源调查结果对比,阐述长江口鱼类群落在其生境内的多样性特征,探讨eDNA技术在长江口水域鱼类多样性研究中的应用前景。结果显示, eDNA技术共检测到10目21科41属45种鱼类,各站点鱼类丰富度之间无显著差异,而多样性之间存在显著差异性。底拖网法共捕获11目16科29属33种鱼类。有18种鱼类在两种方法中均检测到,占鱼类总数的30%。两种方法检测到的鱼类中均以鲈形目(Perciformes)最多,其次是鲤形目(Cypriniformes),两种方法的结果均表明刀鲚(Coilia nasus)和凤鲚(Coilia mystus)为优势物种。研究表明环境DNA技术在长江口水域渔业资源监测中具有可行性,在禁捕环境下可根据实际情况采用不同方法对渔业资源进行监测。     

Quantification of mesocosm fish and amphibian species diversity via environmental DNA metabarcoding

Freshwater fauna are particularly sensitive to environmental change and disturbance. Management agencies frequently use fish and amphibian biodiversity as indicators of ecosystem health and a way to prioritize and assess management strategies. Traditional aquatic bioassessment that relies on capture of organisms via nets, traps and electrofishing gear typically has low detection probabilities for rare species and can injure individuals of protected species. Our objective was to determine whether environmental DNA (eDNA) sampling and metabarcoding analysis can be used to accurately measure species diversity in aquatic assemblages with differing structures. We manipulated the density and relative abundance of eight fish and one amphibian species in replicated 206‐L mesocosms. Environmental DNA was filtered from water samples, and six mitochondrial gene fragments were Illumina‐sequenced to measure species diversity in each mesocosm. Metabarcoding detected all nine species in all treatment replicates. Additionally, we found a modest, but positive relationship between species abundance and sequencing read abundance. Our results illustrate the potential for eDNA sampling and metabarcoding approaches to improve quantification of aquatic species diversity in natural environments and point the way towards using eDNA metabarcoding as an index of macrofaunal species abundance.     

基于环境DNA宏条形码技术的辽东湾典型围海养殖池塘内水母多样性研究

研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。     

近十年来赤水河不同江段鱼类群落年际变化特征

赤水河是目前长江上游为数不多的仍然保持着自然流态的大型一级支流, 同时也是长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分, 在长江上游珍稀特有鱼类保护方面发挥着至关重要的作用。文章基于2007—2016年连续十年的渔获物监测数据, 对赤水河不同江段鱼类群落结构的年际变化特征进行了分析。调查期间, 赤水镇、赤水市和合江县3个调查江段共采集到鱼类7目20科84属133种, 其中包括长江鲟Acipenser dabryanus和胭脂鱼Myxocyprinus asiaticus2种国家重点保护野生动物以及36种仅分布于长江上游地区的特有鱼类。鱼类物种数量呈现出随河流梯度向下游延伸而逐渐增加的趋势, 其中赤水镇江段采集鱼类47种, 赤水市江段采集鱼类90种, 合江县江段采集鱼类120种。聚类分析和排序分析显示, 赤水河不同江段鱼类群落结构均发生了较为明显的年际变化。主要表现为部分大中型鱼类在渔获物中的比例持续降低, 其中赤水镇江段中华倒刺鲃Spinibarbus sinensis和白甲鱼Onychostoma sima的相对丰度由2007—2011的12.19%和14.26%降低至2012—2016年的0.66%和3.25%; 赤水市江段中华倒刺鲃的相对丰度由2007—2008年的8.21%下降至2009—2013年的4.31%和2014—2016年的3.47%。此外, 部分特有鱼类在渔获物中的比例逐年下降。合江县江段张氏?Hemiculter tchangi的相对丰度由2007年的8.41%下降至2008－2012年的7.98%和2013—2016年的1.51%; 圆口铜鱼Coreius guichenoti的相对丰度由2007年的2.08%下降至2008—2012年的0.10%, 2013—2016年则完全从渔获物中消失。造成赤水河鱼类群落结构变化的原因是多方面的, 不仅包括流域内高强度的商业捕捞和日益增强的人类活动, 而且还与整个长江上游的水域生态环境变化密切相关。为切实保护好赤水河鱼类资源, 建议加强渔政管理, 实施生态修复, 同时加强科研监测。     

Environmental DNA (eDNA) metabarcoding reveals strong discrimination among diverse marine habitats connected by water movement

While in recent years environmental DNA (eDNA) metabarcoding surveys have shown great promise as an alternative monitoring method, the integration into existing marine monitoring programs may be confounded by the dispersal of the eDNA signal. Currents and tidal influences could transport eDNA over great distances, inducing false‐positive species detection, leading to inaccurate biodiversity assessments and, ultimately, mismanagement of marine environments. In this study, we determined the ability of eDNA metabarcoding surveys to distinguish localized signals obtained from four marine habitats within a small spatial scale (<5 km) subject to significant tidal and along‐shore water flow. Our eDNA metabarcoding survey detected 86 genera, within 77 families and across 11 phyla using three established metabarcoding assays targeting fish (16S rRNA gene), crustacean (16S rRNA gene) and eukaryotic (cytochrome oxidase subunit 1) diversity. Ordination and cluster analyses for both taxonomic and OTU data sets show distinct eDNA signals between the sampled habitats, suggesting dispersal of eDNA among habitats was limited. Individual taxa with strong habitat preferences displayed localized eDNA signals in accordance with their respective habitat, whereas taxa known to be less habitat‐specific generated more ubiquitous signals. Our data add to evidence that eDNA metabarcoding surveys in marine environments detect a broad range of taxa that are spatially discrete. Our work also highlights that refinement of assay choice is essential to realize the full potential of eDNA metabarcoding surveys in marine biodiversity monitoring programs.     

Unlocking biodiversity and conservation studies in high‐diversity environments using environmental DNA (eDNA): A test with Guianese freshwater fishes

Determining the species compositions of local assemblages is a prerequisite to understanding how anthropogenic disturbances affect biodiversity. However, biodiversity measurements often remain incomplete due to the limited efficiency of sampling methods. This is particularly true in freshwater tropical environments that host rich fish assemblages, for which assessments are uncertain and often rely on destructive methods. Developing an efficient and nondestructive method to assess biodiversity in tropical freshwaters is highly important. In this study, we tested the efficiency of environmental DNA (eDNA) metabarcoding to assess the fish diversity of 39 Guianese sites. We compared the diversity and composition of assemblages obtained using traditional and metabarcoding methods. More than 7,000 individual fish belonging to 203 Guianese fish species were collected by traditional sampling methods, and ~17 million reads were produced by metabarcoding, among which ~8 million reads were assigned to 148 fish taxonomic units, including 132 fish species. The two methods detected a similar number of species at each site, but the species identities partially matched. The assemblage compositions from the different drainage basins were better discriminated using metabarcoding, revealing that while traditional methods provide a more complete but spatially limited inventory of fish assemblages, metabarcoding provides a more partial but spatially extensive inventory. eDNA metabarcoding can therefore be used for rapid and large‐scale biodiversity assessments, while at a local scale, the two approaches are complementary and enable an understanding of realistic fish biodiversity.     

Marine water environmental DNA metabarcoding provides a comprehensive fish diversity assessment and reveals spatial patterns in a large oceanic area

Current methods for monitoring marine fish (including bony fishes and elasmobranchs) diversity mostly rely on trawling surveys, which are invasive, costly, and time‐consuming. Moreover, these methods are selective, targeting a subset of species at the time, and can be inaccessible to certain areas. Here, we used environmental DNA (eDNA), the DNA present in the water column as part of shed cells, tissues, or mucus, to provide comprehensive information about fish diversity in a large marine area. Further, eDNA results were compared to the fish diversity obtained in pelagic trawls. A total of 44 5 L‐water samples were collected onboard a wide‐scale oceanographic survey covering about 120,000 square kilometers in Northeast Atlantic Ocean. A short region of the 12S rRNA gene was amplified and sequenced through metabarcoding generating almost 3.5 million quality‐filtered reads. Trawl and eDNA samples resulted in the same most abundant species (European anchovy, European pilchard, Atlantic mackerel, and blue whiting), but eDNA metabarcoding resulted in more detected bony fish and elasmobranch species (116) than trawling (16). Although an overall correlation between fishes biomass and number of reads was observed, some species deviated from the common trend, which could be explained by inherent biases of each of the methods. Species distribution patterns inferred from eDNA metabarcoding data coincided with current ecological knowledge of the species, suggesting that eDNA has the potential to draw sound ecological conclusions that can contribute to fish surveillance programs. Our results support eDNA metabarcoding for broad‐scale marine fish diversity monitoring in the context of Directives such as the Common Fisheries Policy or the Marine Strategy Framework Directive.