我国首发eDNA国家标准 qPCR技术助力水生入侵物种监测
环境DNA(environmental DNA, eDNA)是指从水体、沉积物、土壤等环境介质中直接提取的全部生物DNA的集合。本文所述标准特指从水体环境(如水样、沉积物等)中提取的外来入侵水生动物脱落或释放的细胞及游离DNA。
为响应国家生态环境保护工作的实际需求,完善生态环境标准体系,生态环境部依据《关于开展2021年度国家生态环境标准项目实施工作的通知》(环办法规函〔2021〕312号)下达了《基于eDNA的外来入侵水生动物危害评估技术导则》的制定任务,编号为2021-46。本项目由中国环境科学研究院牵头,云南大学与中国环境监测总站共同协作。
内陆水体入侵水生动物eDNA调查与分布评估技术指南
Technical guidelines for investigation and distribution assessment of invasive alien aquatic animals in inland waters based on environmental DNA
标准号:HJ 1468-2026
本标准的发布旨在落实《中华人民共和国生态环境法典》《中华人民共和国生物安全法》以及《外来入侵物种管理办法》等法律法规,并响应《中国生物多样性保护战略与行动计划(2023—2030 年)》。标准明确了基于探针法实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)的环境DNA技术,用于评估外来入侵水生动物的区域分布,涵盖程序、内容、方法及技术要求。该标准为我国首次发布。
环境DNA技术的历史可以追溯到1987年,当时遗传学方法已开始在野外生态学研究中应用。进入21世纪初,研究人员发现从水体、沉积物、土壤甚至空气中提取的环境DNA可用于分析生态系统组成。2008年,Ficetola等学者在法国首次将eDNA技术应用于野外研究,成功从水样中检测到入侵蛙类。此后,美国自2009年起开始探索环境DNA技术在河流鱼类监测中的应用。
自2011年以来,全球eDNA研究论文数量持续上升,总数超过1700篇,其中美国贡献最大,欧洲紧随其后,中国研究论文约占全球总量的5%。eDNA技术现已成为水生生态系统监测的重要手段,广泛应用于物种多样性评估、外来物种检测以及濒危物种追踪等领域。
随着eDNA技术在水生生物识别中的成熟应用,越来越多国家陆续制定了相关的技术规范和应用指南。2015年,美国地质调查局(USGS)发布eDNA采样标准。2019年,日本环境DNA学会出台《环境DNA采样与实验手册》。2020年,瑞士环境署联合苏黎世大学发布eDNA在水生生态系统中的应用指南。2021年,欧盟科技合作组织(COST)发布《eDNA生物评估方法指南》。加拿大渔业与海洋部同年也发布了eDNA技术用于水生入侵物种管理的指导文件。2022年,澳大利亚农业、渔业和林业部门资助堪培拉国家参考中心发布eDNA测试验证指南,详细阐述了物种特异性检测与条形码验证流程。
我国eDNA监测技术研究进展
尽管我国在水生生物eDNA监测领域的研究起步较晚,但近年来发展迅速,相关技术已广泛应用于实际监测项目。2021年,中国环境监测总站启动了“长江流域鱼类环境DNA试点监测、通量试点监测及水生生物样品采集”项目,江苏、安徽、江西等地逐步开展采样工作。
2022年,江苏省泰州市利用环境DNA技术完成了长江流域鱼类群落调查,共记录鱼类10目21科45属55种,首次发现濒危物种长颌鲚(Coilia ecetenes Jordan),显示出eDNA技术在生物多样性识别中的巨大潜力。