????長(zhǎng)江上游作為魚(yú)類(lèi)多樣性熱點(diǎn)研究區(qū)域，已有諸多相關(guān)調(diào)查研究。傳統(tǒng)捕撈法不僅耗時(shí)費(fèi)力，并具有偶然性，對(duì)魚(yú)體和生態(tài)環(huán)境均有害，而且難以發(fā)現(xiàn)一些稀少或體型較小的魚(yú)類(lèi)。環(huán)境DNA宏條形碼（eDNA metabarcoding）技術(shù)通過(guò)對(duì)水、沉積物等環(huán)境樣品中的DNA進(jìn)行PCR、測(cè)序和注釋?zhuān)@得物種信息，已發(fā)展成為魚(yú)類(lèi)多樣性監(jiān)測(cè)的新方法，其意義不可估量。
凌恩生物客戶(hù)重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院通過(guò)eDNA宏條碼技術(shù)對(duì)對(duì)長(zhǎng)江上游江津至涪陵段的魚(yú)類(lèi)多樣性現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。本期邀請(qǐng)一作程如麗老師對(duì)文章進(jìn)行了解讀分享。

????文章信息

標(biāo)題：Application of eDNA metabarcoding for monitoring the fish diversity of the Jiangjin to Fuling section of the upper reaches of the Yangtze River

期刊：Hydrobiologia

第一作者：程如麗

通訊作者：沈彥君

Doi:?10.1007/s10750-023-05297-1

摘要

????受人為因素影響，長(zhǎng)江流域魚(yú)類(lèi)群落處于退化狀態(tài)。本研究利用環(huán)境DNA（eDNA）條技術(shù)對(duì)長(zhǎng)江上游江津至涪陵段的魚(yú)類(lèi)多樣性現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。經(jīng)過(guò)水樣采集處理、高通量測(cè)序以及生物信息學(xué)分析等eDNA標(biāo)準(zhǔn)化操作分析流程后，共鑒定出魚(yú)類(lèi)104種，隸屬8目、24科、72屬。其中包括6種國(guó)家級(jí)保護(hù)魚(yú)類(lèi)，以及該流域特有的、外來(lái)的和以前未記錄的物種。對(duì)比歷史傳統(tǒng)調(diào)查資料數(shù)據(jù)分析，本次調(diào)查結(jié)果表明，長(zhǎng)江上游江津至涪陵段魚(yú)類(lèi)種類(lèi)存在物種小型化、特有魚(yú)類(lèi)減少以及外來(lái)魚(yú)類(lèi)增加的趨勢(shì)，這意味著該江段的魚(yú)類(lèi)群落還有待于進(jìn)一步保護(hù)恢復(fù)。

前言

????魚(yú)類(lèi)是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，可以通過(guò)上行和下行效應(yīng)影響水域環(huán)境和各類(lèi)水生生物。但由于興建水利、挖沙采石、航道整治等一些人為因素影響，長(zhǎng)江魚(yú)類(lèi)的瀕危程度日益加劇，并且在長(zhǎng)江流域上游受威脅的魚(yú)類(lèi)物種數(shù)最多。保護(hù)長(zhǎng)江上游魚(yú)類(lèi)資源任務(wù)重大。

????長(zhǎng)江江津到涪陵江段全長(zhǎng)約為200 km，包括了長(zhǎng)江重慶段四大家魚(yú)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，以及長(zhǎng)江上游珍稀特有魚(yú)類(lèi)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)與長(zhǎng)江重慶段四大家魚(yú)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的連通江段，是長(zhǎng)江上游的重要江段。在長(zhǎng)江大保護(hù)的背景下，傳統(tǒng)資源調(diào)查方法受到了局限。因此，該研究選擇環(huán)境DNA技術(shù)對(duì)長(zhǎng)江上游江津到涪陵段的魚(yú)類(lèi)種類(lèi)組成展開(kāi)調(diào)查，探索該技術(shù)在長(zhǎng)江流域的魚(yú)類(lèi)監(jiān)測(cè)中的適用性，以期為長(zhǎng)江十年禁漁提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

結(jié)果

????該研究從12個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）總共收集了5,067,423個(gè)有效序列。各采樣點(diǎn)共享MOTUs 62個(gè)，占該江段魚(yú)類(lèi)MOTU總數(shù)59.62%。根據(jù)MOTU注釋分析，檢測(cè)到長(zhǎng)江上游江津至涪陵段魚(yú)類(lèi)包括8目、24科、72屬、104種魚(yú)類(lèi)。本次檢測(cè)結(jié)果中還包含了6種國(guó)家級(jí)保護(hù)魚(yú)類(lèi)（中華鱘、胭脂魚(yú)、圓口銅魚(yú)、長(zhǎng)鰭吻鮈、重口裂腹魚(yú)、紅唇薄鰍），3種重慶市重點(diǎn)保護(hù)魚(yú)類(lèi)以及19種長(zhǎng)江上游特有魚(yú)類(lèi)，此外還發(fā)現(xiàn)17個(gè)外來(lái)種，占總物種數(shù)的16.35%。科水平的組成結(jié)果與過(guò)去十年的傳統(tǒng)調(diào)查結(jié)果相似，表明eDNA技術(shù)在這一流域具有一定的適用性，并可能成為傳統(tǒng)調(diào)查方法的重要補(bǔ)充工具。此外，該江段“四大家魚(yú)”的資源量表現(xiàn)出參差不齊的現(xiàn)象，其序列豐度表現(xiàn)為草魚(yú)>鰱>鳙>青魚(yú)。

????已有研究表明，長(zhǎng)江上游的魚(yú)類(lèi)傾向于物種小型化，該研究結(jié)果支持了這一結(jié)論。研究表明，2019年長(zhǎng)江干流重慶段的優(yōu)勢(shì)魚(yú)類(lèi)包括鰱、蛇鮈和鳙。本次研究結(jié)果中小型魚(yú)類(lèi)，如張氏?、中華鳑鮍和麥穗魚(yú)具有最高的相對(duì)序列豐度，這可能與禁漁前的長(zhǎng)期過(guò)度捕撈有關(guān)，也可能較小的魚(yú)類(lèi)更活躍并脫落更多的DNA，或者結(jié)果可能與采樣時(shí)間和頻率有關(guān)。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)特有魚(yú)類(lèi)有所減少，本次結(jié)果中特有魚(yú)類(lèi)占18.27%，而近十年的歷史資料顯示特有魚(yú)類(lèi)占24%。暗示長(zhǎng)江上游特有魚(yú)類(lèi)正在減少，但也可能是因調(diào)查時(shí)間、方式以及范圍不同引起的差異。史氏鱘、短頜鱭以及太湖新銀魚(yú)等17個(gè)外來(lái)物種在本次調(diào)查中被檢測(cè)到，占物種總數(shù)的16.35%。外來(lái)魚(yú)類(lèi)可能主要來(lái)源于周?chē)B(yǎng)殖場(chǎng)的魚(yú)類(lèi)逃逸、人為的盲目引種以及無(wú)序放生等方式。

????基于魚(yú)類(lèi)生態(tài)類(lèi)型的分析結(jié)果表明，長(zhǎng)江上游江津到涪陵江段的底棲魚(yú)類(lèi)和產(chǎn)粘性卵的魚(yú)類(lèi)占比較高，這可能與三峽庫(kù)區(qū)的形成有關(guān)系。庫(kù)區(qū)的形成會(huì)導(dǎo)致水流減慢，水深增加，泥沙沉積，底棲魚(yú)類(lèi)的餌料生物增加，更利于底棲魚(yú)類(lèi)和產(chǎn)粘性卵的魚(yú)類(lèi)生存。

????為比較不同江段間的魚(yú)類(lèi)多樣性差異，該研究將12個(gè)采樣點(diǎn)分成12組（每個(gè)采樣點(diǎn)的三個(gè)平行樣歸為一組），基于Bray-Curtis距離矩陣對(duì)各采樣點(diǎn)種水平的物種組成進(jìn)行NMDS分析，Stress為0.10969，表明結(jié)果具有一定的解釋意義。分組樣本間整體具有顯著性差異（nmds1：R2= 0.210，p?= 0.02；nmds2：R2= 0.58，p?= 0.301）。研究結(jié)果表明，MD、XK和GYD的點(diǎn)比較分散且距其他采樣點(diǎn)較遠(yuǎn)，表明這三個(gè)采樣點(diǎn)的魚(yú)類(lèi)組成于其他采樣點(diǎn)差異較大，這與PcoA的分析結(jié)果有一定的相似性。此外綜合Bray-Curtis距離矩陣分析各采樣點(diǎn)的PcoA分析和NMDS分析結(jié)果表明，LH、GYD、MD、ML和XK這幾個(gè)采樣點(diǎn)的魚(yú)類(lèi)物種組成較其他采樣點(diǎn)差異較大，這可能采樣點(diǎn)附近的河流地形與人為活動(dòng)影響有關(guān)。

結(jié)果

????eDNA技術(shù)在該江段檢測(cè)到魚(yú)類(lèi)8目24科72屬104種，科水平的物種組成與過(guò)去十年的傳統(tǒng)調(diào)查結(jié)果相符，表明該技術(shù)具有一定的適用性，可作為傳統(tǒng)方法的輔助工具。進(jìn)一步的eDNA分析結(jié)果表明，長(zhǎng)江上游江津至涪陵段魚(yú)類(lèi)群落趨于物種小型化，特有魚(yú)類(lèi)正在逐漸減少，外來(lái)魚(yú)類(lèi)逐漸增多?？偟膩?lái)說(shuō)，目前長(zhǎng)江上游魚(yú)類(lèi)資源的退化狀態(tài)還不容輕視，應(yīng)該持續(xù)關(guān)注并采取更多措施來(lái)保護(hù)其魚(yú)類(lèi)多樣性。

????該研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金和重慶市自然科學(xué)基金資助！

團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介? ? ?

????重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院水生態(tài)健康與環(huán)境安全研究實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期致力于長(zhǎng)江流域水生生物多樣性保護(hù)等研究。研究團(tuán)隊(duì)不僅具有豐富的野外調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，也有扎實(shí)的室內(nèi)分子實(shí)驗(yàn)和生物信息學(xué)分析基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)始終秉承“樹(shù)德育人、教學(xué)相長(zhǎng)”的教學(xué)理念和“嚴(yán)謹(jǐn)自律、求實(shí)創(chuàng)新”的科研精神，目前在國(guó)內(nèi)外相關(guān)期刊上已發(fā)表論文百余篇，并培養(yǎng)出眾多優(yōu)秀的研究生。