转载于中国水产科学
大型河流中鱼类组成的eDNA监测效率: 以长江武汉江段为例
杨海乐, 吴金明, 张辉, 杜浩, 李君轶, 王成友, 沈丽, 刘志刚, 危起伟
中国水产科学研究院长江水产研究所, 农业农村部淡水生物多样性保护重点实验室, 湖北 武汉 430223
论文导读自2021年1月1日起，长江流域实行暂定为期10年的禁捕。2021年3月在湖北武汉召开 “2021年度长江流域水生生物资源监测工作会”，部署长江流域水生生物资源监测，以评估长江禁捕效果和长江生物完整性，监测范围覆盖实施全面禁捕的长江流域332个水生生物保护区及“一江”、“两湖”、“七河”。当前长江水生生物监测主要依靠非常有限的相关科研部门的主动捕捞，受监测过程中捕捞方式、捕捞范围、捕捞时间、捕捞努力量等的限制，对水生生物物种组成的覆盖度、灵敏度以及监测费效比都较低，难以满足未来长江水生生物的系统监测需求。环境DNA、宏条形码、高通量测序技术给长江水生生物监测提供了新的技术路径，因此亟需探索和制定长江水生生物环境DNA监测和评估的技术体系。本研究旨为该技术体系的探索和建立做出一点努力。
采样
渔获物测量
论文摘要为了探讨大型河流中的eDNA监测效率, 以长江为大型河流的代表, 以鱼类为水生生物的代表, 分析传统捕捞监测和eDNA监测结果的差异, 研究eDNA监测技术对长江武汉江段鱼类组成的监测能力、监测效率、平行样设置等问题。结果显示: (1)用1对eDNA宏条形码引物(mlCOIintF/jgHCO2198R)共监测到89种鱼类, 其中30种可与历史捕捞调查记录互相确认, 另外59种需要更完善的条形码数据库来解决序列比对注释问题; (2) 9月在武汉监测断面, 可用单引物(mlCOIintF/jgHCO2198R) eDNA监测到的物种最优估计约99种, 单样品eDNA监测的鱼类物种检出能力约为26种, 检出效率约为25.8%; (3) 在80%的检出度目标下, 需要约10个平行样, 在95%的检出度目标下, 需要约17个平行样。本研究在长江武汉江段鱼类eDNA监测效率和平行样设置的相关量化结果可为长江其他断面及其他大型河流的eDNA监测提供量化参考。同时, 本研究表明, 更完善的DNA宏条形码数据库和合适的平行样设置是未来eDNA监测作为常规监测手段进行运用的前提。
主要结果
图1 捕捞监测的物种记录数(a)和物种积累曲线(b)
表1 捕捞监测的渔获物尾数比和重量比
物种species拉丁名 scientific name尾数比/% proportion of number重量比/% proportion of weight
短颌鲚Coilia brachygnathus20.853.46
麦瑞加拉鲮Cirrhhina mrigala12.806.74
达氏鲌Chanodichthys dabryi7.473.31
银鲴Xenocypris argentea7.273.30
翘嘴鲌Culter alburnus7.086.16
鲢Hypophthalmichthys molitrix5.7211.32
黑尾近红鲌Ancherythroculter nigrocauda5.532.59
铜鱼Coreius heterodon4.952.98
鲇Silurus asotus4.365.51
鲂Megalobrama skolkovii4.071.01
粗唇鮠Leiocassis crassilabris3.011.58
长吻鮠Leiocassis longirostris2.422.54
草鱼Ctenopharyngodon idellus1.8414.60
蒙古鲌Chanodichthys mongolicus1.841.71
鳙Aristichthys nobilis1.7519.11
鲤Cyprinus carpio1.366.57
瓦氏黄颡鱼Pelteobagrus vachellii1.360.51
鳊Parabramis pekinensis1.071.15
长蛇鮈Saurogobio dumerili0.970.60
大口鲇Silurus meridionalis0.580.29
光泽黄颡鱼Pelteobagrus nitidus0.580.13
鲫Carassius auratus0.480.14
飘鱼Pseudolaubuca sinensis0.480.20
鳜Siniperca chuatsi0.390.15
鳡Elopichthys bambusa0.290.40
拟尖头鲌Culter oxycephaloides0.290.26
青鱼Mylopharyngodon piceus0.292.54
杂交鲟
0.190.78
斑鳜Siniperca scherzeri0.100.03
赤眼鳟Squaliobarbus curriculus0.100.23
鲮Cirrhinus molitorella0.100.04
蛇鮈Saurogobio dabryi0.100.00
似鳊Pseudobrama simoni0.100.00
团头鲂Megalobrama amblycephala0.100.01
刀鲚Coilia ectenes0.100.05
图2 eDNA监测的物种记录数(a)和物种积累曲线(b)
表2 eDNA监测的各物种eDNA相对丰度
目order科 family物种 species中文注释说明 annotation相对丰度% relative richness
CypriniformesXenocyprididaeCtenopharyngodon idella草鱼*47.91
CypriniformesXenocyprididaeXenocypris argentea银鲴*15.94
CypriniformesXenocyprididaeHypophthalmichthys molitrix鲢*6.72
CypriniformesXenocyprididaeAncherythroculter nigrocauda黑尾近红鲌*6.32
unclassified_ActinopteriSphyraenidaeSphyraena acutipinnis尖鳍魣, 魣科2.33
OsteoglossiformesMormyridaePetrocephalus simus岩头鱼, 象鼻鱼科1.92
SiluriformesSiluridaeSilurus meridionalis大口鲇*1.80
CypriniformesXenocyprididaeHypophthalmichthys nobilis鳙*1.76
PleuronectiformesCynoglossidaeSymphurus thermophilus蜇栖无线鳎, 舌鳎科1.59
SiluriformesBagridaeLeiocassis longirostris长吻鮠*1.57
CypriniformesXenocyprididaeSqualiobarbus curriculus赤眼鳟*1.43
CypriniformesCyprinidaeCyprinus carpio鲤*0.97
CypriniformesCyprinidaeCirrhinus mrigala麦瑞加拉鲮*0.82
StomiiformesDiplophidaeTriplophos hemingi三钻光鱼, 双光鱼科0.73
GobiiformesGobiidaeEviota zonura绿带矶塘鳢, 虾虎鱼科0.59
CypriniformesXenocyprididaeMylopharyngodon piceus青鱼*0.52
GobiesociformesGobiesocidaeLepadichthys frenatus连鳍喉盘鱼, 喉盘鱼科0.49
SiluriformesBagridaePseudobagrus albomarginatus白边拟鲿*0.42
Cypriniformesunclassified CypriniformesMegalobrama terminalis or Culter alburnus三角鲂* (或翘嘴鲌)0.40
AulopiformesParalepididaeLestidium prolixum长裸蜥鱼, 魣蜥鱼科0.38
UranoscopiformesPinguipedidaeParapercis flavipinna黄鳍金枪鱼, 肥足鰧科0.36
SiluriformesSiluridaeSilurus asotus鲇*0.31
CypriniformesGobionidaeCoreius heterodon铜鱼*0.26
PempheriformesGlaucosomatidaeGlaucosoma buergeri叶鲷, 叶鲷科0.26
PerciformesNototheniidaePatagonotothen tessellata短吻南美南极鱼, 南极鱼科0.24
PerciformesZoarcidaePachycara sp. MOP110593壮绵鳚属, 绵鳚科0.24
LabriformesLabridaeThalassoma lutescens胸斑锦鱼, 隆头鱼科0.23
CypriniformesXenocyprididaeParabramis pekinensis鳊*0.23
CypriniformesXenocyprididaeCulter alburnus翘嘴鲌*0.20
CypriniformesXenocyprididaeCulter oxycephaloides拟尖头鲌*0.19
SiluriformesLoricariidaeSchizolecis guntheri冈瑟氏裂盘鲶, 甲鲶科0.19
ClupeiformesEngraulidaeCoilia brachygnathus短颌鲚*0.16
CypriniformesXenocyprididaeChanodichthys mongolicus蒙古鲌*0.14
CypriniformesCatostomidaeCarpiodes carpio鲤亚口鱼，亚口鱼科0.13
SiluriformesAspredinidaePterobunocephalus depressus丘鲇, 疣体鲇科0.11
CypriniformesXenocyprididaeElopichthys bambusa鳡*0.11
CypriniformesXenocyprididaePseudolaubuca sinensis飘鱼*0.10
AcipenseriformesAcipenseridaeAcipenser baerii西伯利亚鲟, 鲟科0.09
GobiiformesGobiidaeGobiosoma bosc薄氏鮈虾虎鱼, 虾虎鱼科0.08
GobiiformesGobiidaeOdontamblyopus rubicundus红狼牙虾虎鱼*0.08
SyngnathiformesCallionymidaeRepomucenus filamentosus斜棘䲗属, 䲗科0.08
CypriniformesDanionidaeOpsarius barna巴納低線鱲,亚科0.07
CypriniformesGobionidaeSqualidus argentatus银鮈*0.07
CypriniformesCyprinidaeCarassius auratus or Megalobrama amblycephala or Carassius cuvieri鲫* (或团头鲂, 白鲫)0.06
PerciformesPsychrolutidaeCottunculus microps极地隐棘杜父鱼, 隐棘杜父鱼科0.06
SiluriformesBagridaePseudobagrus brevicorpus短体拟鲿, 鲿科0.06
SiluriformesLoricariidaeHarttia loricariformis哈氏甲鲶, 甲鲶科0.06
AulopiformesSynodontidaeSynodus sp. 1 BOLD-2019狗母鱼属, 狗母鱼科0.06
PerciformesZoarcidaeZoarces gillii吉氏绵鳚, 绵鳚科0.06
SiluriformesBagridaeTachysurus nitidus光泽黄颡鱼*0.06
ChaetodontiformesChaetodontidaeHeniochus singularius四带马夫鱼, 蝴蝶鱼科0.05
CyprinodontiformesPoeciliidaeGambusia affinis食蚊鱼*0.05
CypriniformesGastromyzontidaePseudogastromyzon fasciatus拟腹吸鳅, 腹吸鳅科0.04
CypriniformesLeuciscidaeTribolodon sachalinensis玫瑰三齿雅罗鱼, 鲤科0.04
CypriniformesXenocyprididaePseudobrama simoni似鳊*0.04
HolocentriformesHolocentridaeMyripristis jacobus黑条锯鳞鱼, 鳂科0.04
LampriformesRegalecidaeRegalecus glesne皇带鱼, 皇带鱼科0.04
PleuronectiformesPleuronectidaePleuronichthys cornutus木叶鲽, 鲽科0.04
SyngnathiformesMullidaeUpeneus sulphureus黄带绯鲤, 羊鱼科0.04
CharaciformesBryconidaeBrycon chagrensis巴拿马啮脂鲤, 啮脂鲤科0.03
CharaciformesSerrasalmidaeSerrasalmus elongatus长身锯脂鲤, 锯脂鲤科0.03
ClupeiformesClupeidaePotamothrissa acutirostris尖吻河棱鲱, 鲱科0.03
ScombriformesStromateidaePeprilus triacanthus三刺低鳍鲳, 鲳科0.03
SiluriformesLoricariidaePeckoltia simulata梳钩鲶属, 甲鲶科0.03
CarangiformesCarangidaeElagatis sp. BOLD:AAB3730纺锤鰤属, 鲹科0.02
CharaciformesCharacidaeDeuterodon langei兰格氏副齿脂鲤, 脂鲤科0.02
CypriniformesDanionidaeRasbora myersi麦氏波鱼, 鲤科0.02
CypriniformesXenocyprididaeHemiculter bleekeri贝氏䱗*0.02
CyprinodontiformesPoeciliidaeXiphophorus birchmanni剑尾鱼, 花鳉科0.02
GobiiformesGobiidaeRhinogobius similis真吻虾虎鱼, 虾虎鱼科0.02
PempheriformesPempheridaePempheris sp. LIDMA2395-15单鳍鱼属, 单鳍鱼科0.02
PerciformesZoarcidaeLycodes diapterus黑狼绵鳚, 绵鳚科0.02
SiluriformesPlotosidaeCnidoglanis macrocephalus大头荨麻鳗鲇, 鳗鲇科0.02
ScatophagiformesScatophagidaeScatophagus argus金钱鱼, 金钱鱼科0.02
BlenniiformesTripterygiidaeEnneanectes reticulatus粗头岩游鳚, 三鳍鳚科0.02
CentrarchiformesCentrarchidaeEnneacanthus gloriosus蓝点九棘日鲈, 太阳鱼科0.02
ClupeiformesClupeidaeGonialosa manmina恆河多鳞鰶, 鲱科0.02
CypriniformesGobionidaeSaurogobio dabryi蛇鮈*0.02
CypriniformesNemacheilidaeTuberoschistura baenzigeri朋氏瘤粒条鳅, 条鳅亚科0.02
CyprinodontiformesGoodeidaeGoodea atripinnis黑鳍谷鮰, 古德鳉科0.02
CyprinodontiformesRivulidaeNematolebias whitei怀氏线小鳉, 溪鳉科0.02
GobiiformesGobiidaeAmblyeleotris marquesas钝塘鳢属, 虾虎鱼科0.02
GobiiformesGobiidaeBathygobius geminatus深虾虎鱼属, 虾虎鱼科0.02
LutjaniformesLutjanidaePterocaesio digramma双带鳞鳍梅鲷, 梅鲷科0.02
PerciformesPercidaePercina gymnocephala裸首小鲈, 鲈科0.02
PerciformesSerranidaeRypticus subbifrenatus斑纹皂鲈, 鮨科0.02
SiluriformesAmblycipitidaeAmblyceps mangois钝头鮠, 钝头鮠科0.02
SiluriformesChacidaeChaca bankanensis班甘连尾鮡, 连尾鮡科0.02
SpariformesLethrinidaeLethrinus crocineus印度洋裸颊鲷, 裸颊鲷科0.02
注: 用星号*标注的物种为历史捕捞调查结果所确认的物种.
图3 eDNA监测识别的鱼类物种与捕捞调查记录的鱼类物种间的关系作者简介
第一作者：杨海乐博士
