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在生态学和生物多样性研究领域，环境DNA（eDNA）技术正逐渐成为一种革命性的工具。上海凌恩依托专业的科研团队与前沿技术手段，能够精准地从水体、土壤等各类环境样本中高效提取eDNA，并展开深入分析。凭借这一优势，研究者能够以非侵入性的方式便捷且精准监测物种的存在与多样性，极大地拓宽了生态研究的边界。然而，eDNA的潜力远不止于此——它还能为我们提供种群水平的遗传信息，帮助我们更好地理解物种的遗传结构和多样性。最近，一项发表在 PNAS 上的研究，利用eDNA技术揭示了北美五大湖区域入侵物种——黑口新虾虎鱼（Neogobius melanostomus）的遗传多样性和种群结构。这项研究不仅展示了eDNA在种群遗传学中的应用潜力，还为入侵物种的监测和管理提供了新的思路。
期刊名称：PNAS 影响因子：9.4 样本类型：14个采样点湖水水样、28只黑口新虾虎鱼尾鳍组织 01 研究背景 本研究以入侵五大湖地区的黑口新虾虎鱼为对象，探究eDNA在揭示种群遗传信息方面的潜力。
02 技术路线
03 研究结论 （1）eDNA中的mtDNA和nuDNA浓度 通过 qPCR 绝对定量技术，使用针对黑口新虾虎鱼线粒体细胞色素氧化酶 I（COI）基因和Nmel505微卫星位点的引物及探针，检测14 个采样点水样中 mtDNA 和 nuDNA 的浓度。结果显示，mtDNA的浓度显著高于nuDNA，平均比率为196:1，且两者之间存在显著的正相关关系。在多数采样点均可检测到两种DNA（图3）。
（2）组织样本遗传多样性和种群结构 通过对285个黑口新虾虎鱼的尾鳍组织进行遗传分析，研究发现，黑口新虾虎鱼种群具有高度的遗传多样性，并且种群之间存在显著的遗传分化。这种分化呈现出“距离隔离”模式，即地理距离越远的种群，遗传差异越大（图4）。eDNA分析结果与组织样本的结果高度一致，表明eDNA能够准确反映种群的遗传结构。
（3）eDNA 遗传多样性的检测和定量 eDNA 样本检测到的等位基因数量、平均等位基因丰富度和预期杂合度与组织样本存在差异，但 eDNA 样本中特有等位基因数量显著更高。eDNA 和组织样本的等位基因频率呈正相关，两者遗传分化模式相似，均存在距离隔离现象。对eDNA 样本进行 28 个微卫星标记的 PCR 扩增、文库构建和测序，计算 eDNA 样本的等位基因数量、丰富度、预期杂合度、特有等位基因数量等，并与组织样本进行比较。通过主成分分析（PCA）、Mantel 检验等方法，分析 eDNA 样本的遗传分化模式，发现 eDNA 样本与组织样本的等位基因频率正相关，且 eDNA 数据也支持距离隔离模式 。
04 研究总结 此前eDNA研究多基于线粒体标记，而本文突破传统限制，从野外水样 eDNA中成功扩增核微卫星标记，开启新方向。通过多方面验证，证实eDNA与组织样本的等位基因频率相关，遗传模式一致。研究为入侵物种研究提供新视角，以淡水虾虎鱼为例揭示其遗传动态。同时，拓展了eDNA应用潜力，能助力入侵物种管理和难以采样物种的研究，为生物多样性监测和物种管理提供有力支持。
凌恩基于DNBSEQ-G99平台，推出eDNA metabarcoding测序技术服务，在确保更快交付准确可靠检测数据的前提下，提升eDNA检测效率，降低相关项目的科研成本，更好服务于我国的环境生态工作。 参考文献 Environmental DNA reveals the genetic diversity and population structure of an invasive species in the Laurentian Great Lakes.PNAS.2023. |
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