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湖泊科学 2023年第4期35卷 1423-1432,I0023-I0030页

作者：周春花王蓉蓉王生郭婷欧阳珊吴小平南昌大学生命科学学院南昌330031 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 江西省流域生态演变与生物多样性重点实验室南昌330031 江西省水生生物保护救助中心南昌330096

随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧,无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境dna宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性,并从不同季节(春、夏、秋、冬)、不同水层(上层、中层和下层)和不同取样位置(近... 详细信息

随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧,无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境dna宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性,并从不同季节(春、夏、秋、冬)、不同水层(上层、中层和下层)和不同取样位置(近岸和离岸)比较鱼类环境dna信息的物种组成和多样性。结果表明:利用环境dna宏条形码技术在赣江下游南昌段检测到鱼类114种,其中83种为历史记录种。不同季节的鱼类环境dna信息的多样性和组成显示出极显著差异。上层水检测到的鱼类物种数分别显著多于中层水和下层水,且中层水和下层水检测到的鱼类在上层水中绝大多数都被检测到。上层水、中层水和下层水的鱼类环境dna信息的多样性和组成不具有显著性差异。近岸检测到鱼类物种数多于离岸的,鱼类多样性指数无显著性差异,但群落结构具有显著性差异。RDA分析表明,赣江下游鱼类环境dna受温度和pH的影响较大。本研究能够为基于环境dna宏条形码的赣江鱼类资源的调查提供基线数据,并对后续赣江鱼类资源环境dna宏条形码监测实施不同目的的采样策略提供依据;可为使用环境dna宏条形码技术研究流水系统鱼类多样性提供技术参考,为环境dna宏条形码技术应用的标准化流程提供依据。

关键词：环境dna宏条形码技术赣江鱼类多样性群落结构取样策略

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基于环境dna宏条形码技术的北京地区鱼类多样性调查和外来鱼种入侵风险评估

引用

生物安全学报 2021年第3期30卷 220-229页

作者：刘波王浩秦斌范仲儒熊薇陈义永北京市水文总站北京100089 中国科学院生态环境研究中心北京100085

【目的】调查北京地区鱼类多样性和群落分布及评估外来鱼种的入侵风险。【方法】选取北京地区水库、湖泊和河流3种水体类型共33个采样点,于2020年6月10—17日开展水生态监测,利用环境dna宏条形码技术对各样点的鱼类多样性和群落结构进... 详细信息

【目的】调查北京地区鱼类多样性和群落分布及评估外来鱼种的入侵风险。【方法】选取北京地区水库、湖泊和河流3种水体类型共33个采样点,于2020年6月10—17日开展水生态监测,利用环境dna宏条形码技术对各样点的鱼类多样性和群落结构进行监测和分析,对目前北京地区水生态系统中本地鱼种和外来鱼种进行分类汇总,并评估典型外来入侵鱼种的入侵风险。【结果】本次调查共检测到52种淡水鱼类,隶属于7目22科43属。首先,物种多样性和群落结构(主坐标PCOA分析和相似性ANOSIM分析)结果表明,水库、湖泊和河流3种水体类型的所有鱼类物种多样性和群落结构没有显著差异,不同水体类型中鱼类物种存在同质化现象。优势度分析结果显示,3种水体类型的优势种绝大部分是交叠的,不同水体类型特有的优势种较少。山区自然水体样点的鱼类物种多样性和生物量高于城区各样点,表明人类活动和城市化进程等可能对北京市河流鱼类多样性和群落空间分布产生影响。其次,通过与历史记载比较,北京地区的本地鱼类多样性呈下降趋势。本次检测到39种北京地区的本地原生鱼种,远远低于历史记载(83种)。此外,本次调查发现北京地区外来鱼种的比例大大增加,共检测到13种外来鱼种。其中,尼罗罗非鱼、大口黑鲈、蟾胡鲶、加蓬胡鲶、饰妆铠弓鱼和坦噶尼喀口孵非鲫6种属于外来入侵鱼种。最后,借助FISK V2指标体系对外来入侵鱼类入侵风险进行评估,结果表明,上述6种外来入侵鱼种在北京地区均具有高入侵风险,可对当地物种多样性产生严重影响,需密切关注其种群动态。【结论】本研究利用环境dna宏条形码技术对北京地区的鱼类多样性开展调查,有助于了解现阶段北京地区鱼类资源的本底数据,同时为原生鱼类的保护和外来入侵鱼类的监管提供科学指导。

关键词：环境dna宏条形码技术物种多样性群落结构本地鱼种外来入侵鱼种入侵风险

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再生水补给对河道水生生物多样性的影响

再生水补给对河道水生生物多样性的影响

引用

作者：吴书剑青岛理工大学

学位级别：硕士

污水再生利用已成为缓解水危机的重要途径。再生水具有稳定性高、可控性强和连续性好的优势,已被广泛用于河流生态补水。然而,由于富含氮磷等营养物质,再生水补给容易引起水体富营养化等问题,可能造成生物多样性降低、威胁水生生态系统... 详细信息

污水再生利用已成为缓解水危机的重要途径。再生水具有稳定性高、可控性强和连续性好的优势,已被广泛用于河流生态补水。然而,由于富含氮磷等营养物质,再生水补给容易引起水体富营养化等问题,可能造成生物多样性降低、威胁水生生态系统健康。为保障受纳水体的生态安全,有必要监测和评估再生水补给对水生生物多样性的影响。目前,生物多样性调查主要采用形态学鉴定方法,这种方法耗时费力、对生物有损伤,且易受主观判断影响;而近年来发展迅速的环境dna（Environmental dna metabarcoding,edna）宏条形码技术,通过对环境样本中的dna片段进行扩增、测序和比对,可实现快速、高效、灵敏、低成本的物种监测且对环境和生物无损伤。本研究选取青岛市某再生水受纳河流为研究对象,首先对水体主要理化指标进行了测定和评价;其次采用edna宏条形码技术全面调查了浮游植物、无脊椎动物和鱼类三个营养级生物的群落组成和结构;最后,探究了再生水补给后影响浮游植物、无脊椎动物和鱼类群落组成和结构的主要水质因子。主要结果如下: （1）采用国标法测定了pH、化学需氧量（Chemical Oxygen Demand）、总磷（TP）、亚硝态氮（NO2--N）、硝态氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）等7个指标,采用无水乙醇提取法测定了叶绿素a（Chla）指标。本研究在再生水汇入口的上游设置了3个点位（上游点位）,在其下游不同位置设置了6个点位（中游点位3个,下游点位3个）。结果发现,再生水补给对河流水质因子产生了显著影响,并且呈现出季节性变化。夏季,与上游相比,中下游TN和NH4+-N含量显著升高,可能是再生水中高浓度的污染物输入导致的;相反,TP、NO2--N和COD的浓度显著降低,可能与再生水的稀释作用有关。冬季,与上游相比,中下游TN、NH4+-N和TP含量显著升高,而NO3--N、NO2--N和Chla含量显著降低,也分别与再生水的污染物输入和稀释作用有关。采用综合污染指数法对河流进行了水质评价,结果显示夏季再生水的补给提升了河流的水质,而冬季再生水输入对河流水质无显著影响。（2）采用edna宏条形码技术,对再生水受纳河流中浮游植物、无脊椎动物和鱼类的生物多样性进行了调查。结果发现,浮游植物种群组成上以Chlorophyta（绿藻门）为主,无脊椎动物以Rotifer（轮虫门）为主,鱼类以Chordata（脊索动物门）为主;各类生物的优势种均为常见种和耐污种。采用Shannon和Chao1指数评价各类生物的Alpha多样性,结果发现上中下游无显著变化。采用PCoA方法分析各类生物Beta多样性的变化,结果显示夏季和冬季,上游、中游和下游的浮游植物群落显著不同,无脊椎动物仅在夏季有显著差异,鱼类则在冬季有显著差异;结果表明上游、中游和下游存在明显的群落演替,Beta多样性的差异可能主要是优势种和稀有种成分的变化所致。采用网络分析方法研究了上中下游多营养级生物相互作用关系的变化,结果发现与上游相比,中下游多营养级生物互作网络的边、平均度和平均聚类系数均降低,这表明中下游物种之间的相互作用（捕食、竞争或共生）减弱,可能导致群落稳定性和生态系统抗干扰能力降低。（3）采用斯皮尔曼（Spearman Correlation Analysis）相关性分析、冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）和典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）分析了水质因子与水生生物多样性之间的关联。结果发现,Alpha多样性与所研究的8个水质因子均无显著关系。对于Beta多样性,pH是影响浮游植物群落结构的主要水质因子,而TN和NH4+-N是影响无脊椎动物和鱼类的主要水质因子。研究发现,pH的波动可能通过破坏细胞内部酸碱平衡,对浮游植物产生毒性;NH4+-N会损伤无脊椎动物和鱼类的呼吸道,诱发血液毒性、神经系统毒性和代谢紊乱从而造成死亡。另一方面,从季节来看,夏季NH4+-N和Chla是影响大多数物种的主要水质因子,而冬季pH和TN是主要因子。综上,利用edna宏条形码技术,本研究发现再生水补给显著改变了受纳河道水生生物的组成和群落结构,削弱了多营养级水生生物的相互作用;pH、TN和NH4+-N是影响水生生物多样性的关键水质因子。结果表明,为保障受纳水体的生态安全,除关注水质因子外,有必要对受纳水体的生物多样性进行科学监测和评估。本研究为再生水生态补水的安全性评价提供了基础数据和方法参考。

关键词：再生水生态补水生物多样性环境dna宏条形码技术

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我国南海鱼类的分子参考数据库的建立及宏条形码引物的开发及利用

我国南海鱼类的分子参考数据库的建立及宏条形码引物的开发及利用

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作者：邓升铭海南大学

学位级别：硕士

南海海域纬度跨度大,涵盖了北部沿岸海域、西沙群岛、中沙群岛、东沙群岛和南沙群岛等,长期以来被认为是全球海洋热带生物多样性的中心。但该海域鱼类资源在过去的三十年减少了三分之一,鱼类资源的保护迫在眉睫。对南海鱼类物种多样性... 详细信息

南海海域纬度跨度大,涵盖了北部沿岸海域、西沙群岛、中沙群岛、东沙群岛和南沙群岛等,长期以来被认为是全球海洋热带生物多样性的中心。但该海域鱼类资源在过去的三十年减少了三分之一,鱼类资源的保护迫在眉睫。对南海鱼类物种多样性的有效监测,有助于为合理开发利用渔业资源提供参考数据,也有助于渔业行政主管部门科学制定渔业管理政策,落实渔业监管任务。环境dna宏条形码(e dna metabarcoding)技术是一种低成本、省力和非侵入性的新兴技术,通过直接从环境样品(如水体)中获取目标物种的dna来监测群落组成。完善的分子参考数据库以及高覆盖率和高差异度的宏条形码引物对基于e dna宏条形码技术的鱼类多样性研究至关重要。本研究首先针对南海鱼类的线粒体分子数据库进行了整理和完善,然后利用整理好的分子参考数据库对宏条形码引物进行了筛选和评估,最后利用开发的宏条形码引物,基于e dna宏条形码技术对西沙群岛海域的鱼类多样性和群落结构进行了研究。主要研究结果如下: (1)整理和完善的南海鱼类分子参考数据库含有鱼类1673种,分子参考序列75762条。其中635种鱼类有线粒体基因组全序列;1465种鱼类含12S r RNA基因序列;1114种鱼类含Cytb基因序列;160种鱼类尚未有任何相关的线粒体序列信息。该分子参考数据库将为未来以e dna宏条形码进行南海海域鱼类物种多样性的监测提供了重要的参考分子数据库。 (2)筛选了12S-V5引物对作为南海鱼类多样性调查的宏条形码引物。在虚拟PCR评估中,该引物针对南海所有含12S r RNA序列鱼类的覆盖率和差异度分别为70.03%和74.95%;扩增片段大小为106±2 bp。在组织dna样本和e dna样本的扩增测试中均得到符合预期的150 bp左右的PCR产物。但该引物获得宏条形码分别对于西沙群岛海域的软骨鱼纲和蝴蝶鱼科的鱼类不能进行区分,导致这些鱼类的物种丰度可能被低估。建议在后续的研究中结合多对引物开发引物簇(例如本研究测试的Cytb＿01),以获得更高的物种多样性。 (3)基于e dna宏条形码技术,2020年4月(春季)和2021年1月(冬季)在西沙群岛海域的28个岛礁中共检测到354种鱼类,隶属于2纲19目81科227属。其中,鲈形目236种(66.66%)占据绝对优势。蓝头绿鹦嘴鱼(Chlorurus sordidus)和横带刺尾鱼(Acanthurus triostegus)在两个季度优势明显。还检测出了罕见鱼类,如勒氏皇带鱼(Regalecus russellii)。鱼类群落的结构组成在两个季节之间有显著差异,但在岛礁之间比较一致。本研究结果可为南海鱼类多样性监测提供参考数据,并为基于e dna宏条形码技术的鱼类多样性调查提供参考分子数据库。完善研究区域目标物种的分子参考数据库,筛选多对宏条形码引物组成引物簇以及结合传统的调查方法能进一步提高和验证e dna宏条形码技术的效率和可行性。

关键词：南海鱼类分子参考数据库环境dna宏条形码技术西沙群岛鱼类多样性

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