【生物多样性案例】 基于环境DNA监测海洋灾害物种——以海月水母为例

近年来，我国沿海生态灾害频发，包括赤潮、绿潮、水母爆发和外来种入侵等，通常是由一种或多种海洋生物短时间数量增加引起。2009-2014年，河北秦皇岛至辽宁绥中沿岸海域已连续６年发生赤潮。赤潮区域内的海水变得浑浊，呈现出黄绿色，水体的溶解氧含量处于较低水平，影响扇贝的饵料生物——硅藻和甲藻的生长，继而导致养殖的扇贝出现生长停滞的状况，对海水养殖业构成严重危害。而独角裂孔苔虫，萨氏膜孔苔虫等外来物种，也影响了藻类、贝类的采苗和养成。

灾害物种监测面临着诸多挑战，灾害物种的爆发具有突发性和不可预见性，一旦爆发，迅速扩散，会给应急响应带来巨大压力。其次，由于海洋环境的复杂性，准确预测灾害物种的发生时间和地点极为困难。此外，长期、大范围的监测需要投入大量的人力、物力和财力，监测设备维护和数据处理分析的成本也相当高昂。因此，克服这些难点，进一步提高监测效率和准确性，是当前海洋灾害物种管理亟待解决的问题。

图1 海月水母属（图片来源于网络）

水母的暴发造成海域内浮游生物的种类及数量发生变化，进而致使渔业资源衰退；同时还会影响沿海发电厂的正常运行。如2005年，瑞典某核电站因大量水母堵塞冷却水系统而被迫关闭了三个核电机组中的一个。为及时获取水母的生长分布状况，近年来，已有研究者针对近海海域常见物种海月水母（Aurelia sp．）开发特异性引物，利用分子标记技术建立针对于水母检测方法。2013年，王建艳等在水母线粒体基因的mt-16S rDNA和mt-COI基因区域设计引物。2023年，Saijun Peng等针对A. coerulea的线粒体COI基因开发了物种特异性的定量PCR检测方法；并基于线粒体16S rDNA序列的eDNA宏条形码技术鉴定了六种水母。

图2 海月水母检测流程

2024年5月至8月，扬子江中心生态健康平台与合作团队联合开展海洋环境DNA生物多样性调查。本项目在5月和8月共采集2个频次样品。为保证监测的准确性，每个点位采集5L水样，3个平行样本，使用三通道水环境过滤仪和一体化富集器进行过滤，过滤后加入eDNA Later常温运输至实验室，利用环境DNA快速提取试剂盒（MT059）提取环境DNA，并采用海月水母属的特异性引物进行PCR扩增、高通量测序，最后利用EcoView软件进行自动化环境DNA数据分析，获得每个样本的海月水母物种组成和序列数。团队结合形态学采样与调查结果分析，在相关海域成功检出海月水母的分布。

图3 海月水母检出情况

图4 海洋环境DNA样品采集

水母种群难于观测，特别是浮浪幼虫、螅状体等微小个体的观测更加困难，传统方法需要借助显微镜进行观察，鉴定过程耗时较长，且往往无法及时、全面捕捉群体的时空变化，尤其是对于短生命周期或快速移动的水母。eDNA技术通过检测水体中的微量DNA，能够快速、准确地确认水母的存在和种类分布，减少了对生物群体的直接干扰。本次调查结果可为合理制定海月水母的防控措施提供有效支撑。未来，我们将持续研究环境DNA技术在生态保护中的应用，为生态保护与管理事业提供支持。

操作流程可参考：

【生物多样性案例】环境DNA技术发现潜在鱼类产卵场（https://mp.weixin.qq.com/s/nMa3qJC_jbhxFvQzP2_bww）

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雷智铭：18259195318

撰稿：雷智铭

编辑：李安娜

审核：孙晶莹

参考文献：

[1] 王建艳,甄毓,王国善,等.基于mt-16SrDNA和mt-COI基因的海月水母分子生物学鉴定方法和检测技术[J].应用生态学报, 2013, 24(3):6.DOI:CNKI:SUN:YYSB.0.2013-03-036.

[2] Peng S, Wang L, Ma Y, et al. Application of environmental DNA metabarcoding and quantitative PCR to detect blooming jellyfish in a temperate bay of northern China[J]. Ecology and Evolution, 2023, 13(11): e10669.