中国水科院南海水产研究所评估环境DNA（eDNA）技术应用于鲸类的监测研究取得新进展 - 海洋生物DNA分析

近日，中国水产科学研究院南海水产研究所珍稀濒危动物保护团队在评估环境DNA（eDNA）技术对鲸类监测方面的应用研究取得新进展，发表了国内第一篇海洋鲸类eDNA监测研究论文。该团队联合南京师范大学等单位科研人员，以深圳大鹏湾海域出现的小布氏鲸为例，探讨了eDNA在获取鲸类物种信息、食物资源组成、早期预警和迁移路线等方面的应用。该研究成果以“Assessing the potential use of environmental DNA for multifaceted genetic monitoring of cetaceans: Example of a wandering whale in a highly disturbed bay area”为题发表在国际生态学领域期刊Ecological Indicators（JCR Q1）上（张帅博士为第一作者，李敏博士为通讯作者）。

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鲸类是全球最受威胁的脊椎动物类群之一，有37%的物种处于受威胁状态。目前鲸类的监测工作仍面临多重挑战，由于其本身数量稀少、且其行为难以捉摸，加之传统研究方法的限制，许多鲸类的分布信息仍处于空白状态，这极大阻碍了保护行动的开展。

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南海所研究团队通过采集海水样本，利用eDNA技术对2021年6月底出现在深圳大鹏湾的一头须鲸（昵称“小布”）进行了种类鉴定。通过获取的4个线粒体基因序列片段，证实其属于布氏鲸近岸亚种（Balaenoptera edeni edeni，小布氏鲸或鳀鲸），并表明基于通用引物扩增的宏条码测序和基于物种特异引物扩增的Sanger测序均可用于鲸类的eDNA物种鉴定。

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图1 海上观测和eDNA采集

研究团队通过回溯此前在邻近海域（珠江口和大亚湾）进行的海洋生物eDNA常规监测结果（图2），意外地发现在大鹏湾“小布”被发现的两个多月前（2021年4月），在珠江口外海域就检测到了小布氏鲸的存在。结合已有的研究分析推测：“小布”可能来自涠洲岛群体，但同时不排除其来自东南沿海的其他未知群体。

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图2 大鹏湾及邻近海域eDNA监测位点

研究团队还利用eDNA样本和12S扩增子高通量测序，同时解析了大鹏湾海域的鱼类种类组成和相对丰度，结合现场收集的“小布”捕食鱼类样本，发现其潜在的食物主要是沙丁鱼类和鳀鱼类（图3）。通过与邻近海域鱼类群落结构的对比（图4），结合小布氏鲸的发现海域和时间，推断其很有可能是追踪这些洄游的鱼类进入大鹏湾。

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图3 基于现场样本和eDNA分析的大鹏湾小布氏鲸潜在捕食鱼类

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图4 基于eDNA解析三个海湾的鱼类群落结构差异

该研究表明，eDNA技术作为一种高灵敏性和准确性、低扰动的“非入侵”研究手段，十分适合于珍稀濒危动物的监测，在鲸类种类鉴定、食物背景信息调研、早期预警监测以及洄游/迁移路线研究等方面具有良好的应用前景。

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该研究得到国家科技基础调查专项（2019FY101900）、农业农村部渔业发展补助资金“珍贵濒危水生野生动物栖息地调查”和广东省科技计划项目（2019B121201001）等项目资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X23002674

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信息来源：中国水产科学研究院南海水产研究所。

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