[發明專利]一種基于環境DNA宏條形碼技術的底棲動物完整性評價方法

在審

• 申請號: 202110675789.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113403400A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張效偉;張麗娟;楊江華
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C12Q1/6888
• 分類號: C12Q1/6888;C12Q1/686;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 王琳琳;陳彬

本發明公開了一種基于環境DNA宏條形碼監測數據，對淡水生態系統的底棲動物進行生物完整性評價方法，屬于生物技術領域。本發明基于環境DNA宏條形碼監測底棲動物的結果，設計了包含(1)參考點和受損點確定；(2)環境DNA樣品采集；(3)eDNA宏條形碼生物監測；(4)基于eDNA宏條形碼監測的候選生物指標定義及計算；(5)候選指數篩選；(6)選定生物指標計算底棲動物生物完整性得分，(7)劃分健康等級等一系列監測與評價流程，為淡水底棲動物的生態完整性評價提供了完整且易于操作的指導，可廣泛應用于溪流、河流、湖泊和水庫等淡水生態系統的底棲動物完整性評價和水生態健康狀況評估。

技術領域

本發明屬于生態環境評價與治理領域，更具體地說，涉及一種基于環境DNA宏條形碼技術的底棲動物完整性評價方法。

背景技術

環境DNA(eDNA)是指在環境樣品中所有被發現的不同生物的基因組DNA的混合，包括水樣DNA、沉積物DNA、生物源DNA；生物源DNA是指有生物組織提取出的DNA，例如皮膚、毛發等。DNA條形碼(DNA barcode)是指生物體內能夠代表該物種的、標準的、有足夠變異的、易擴增且相對較短的DNA片段，已經成為生態學研究的重要工具。

DNA宏條形碼(Metabarcoding)技術是一項傳統DNA條形碼與高通量測序技術相結合后衍生出的研究方法，能夠無創地調查來自許多生態系統的物種豐富度。利用Metabarcoding技術對環境樣本中的eDNA進行檢測，可以獲取環境樣本中DNA所屬物種的分類學信息和基因功能信息，進而研究不同生態環境中物種的多樣性，追溯物種來源、發展以及變化，目前在環境生物學研究中得到廣泛運用。

底棲動物種類繁多，數量巨大，占據著多種不同的生態位，發揮著不同的生態作用，直接或間接影響不同營養級生物類群的數量及分布。已有大量研究利用底棲動物生物完整性指數(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)來評價水生態健康狀況。由生態環境部發布的《河流水生態環境質量監測與評價技術指南(征求意見稿)》和《湖庫水生態環境質量監測與評價技術指南(征求意見稿)》中也將B-IBI指數納入淡水生態系統健康評價體系中。但是目前的底棲動物完整性指數構建多基于顯微鏡下的形態學物種識別數據，監測效率低、耗時耗力，嚴重依賴于鑒定人的專業知識和經驗，且識別物種數目有限，無法反映環境梯度變化下底棲動物遺傳組成的變化，用于構建B-IBI指數的候選參數較少，且缺乏代表性，無法滿足日益增長的生態環境監測和評價需求。

發明內容

1.要解決的問題

針對目前底棲動物完整性指數構建方法存在監測效率低、耗時耗力，嚴重依賴于鑒定人的專業知識和經驗，且識別物種數目有限，無法反映環境梯度變化下底棲動物遺傳組成的變化，用于構建B-IBI指數的候選參數較少，且缺乏代表性的問題，本發明提供了一種基于環境DNA(Environmental DNA，eDNA)宏條形碼(Metabarcoding)監測方法構建的底棲動物生物完整性評價方法，用于更加高效，經濟和高分辨率地評價水生態健康狀況。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明提供了一種底棲動物細胞色素C氧化酶I(COI)區域通用宏條形碼擴增和測序引物對，包括一條上游引物和一條下游引物，其中：

所述的上游引物為mlCOIintF：GGWACWGGWTGAACWGTWTAYCCYCC；

所述的下游引物為dgHCO2198：TAAACYTCAGGRTGACCRAARAAYCA。

本發明還提供了一種基于eDNA宏條形碼技術的底棲動物生物完整性評價方法，該方法包括如下步驟：

(1)參考點(Reference sites，R)和受損點(Impaired sites，I)的確定；