《eDNA分析方法揭示深海鱼类多样性》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-11-27
  • 一项新的研究证明了一种新方法的有效性,即利用海水样本中的DNA来确定在给定的深海区域存在哪些鱼类。eDNAtec公司、加拿大渔业和海洋局以及纪念大学研究人员在11月4日出版的Plos One期刊上发表了这项研究成果。

    监测深海鱼类多样性的能力对于执行可持续管理措施和了解商业捕鱼和气候变化的影响是必要的。然而,现有的诸如诱饵相机捕捉、拖网捕捞和声学监测等方法检测能力有限,很难应用到大部分海洋研究中。

    一种称为eDNA代谢编码的新方法通过分析环境DNA(eDNA)来揭示特定栖息地中存在哪些鱼类,eDNA是生物体在进行正常活动时释放到周围环境中的DNA。

    为了评估eDNA代谢码检测深海鱼类的有效性,McClenaghan及其同事将其应用于从拉布拉多海采集的2500米深处的海水样本。在深海水样(水深1400米或以上)中,eDNA-metabarcoding鉴定出11科11属8种。研究人员将他们的eDNA代谢编码结果与传统方法得到的结果进行了比较,发现他们提供了更广泛的鱼类多样性和其他分类信息,同时大大减少了后勤工作。这些优点使得eDNA的大规模应用成为一个重要的技术进步。

    研究小组还利用不同体积的深海海水样本和不同的DNA引物(用于eDNA实验室分析的短链DNA)来探索eDNA的代谢编码,以确定存在哪些物种。他们的研究结果表明,深海环境需要对在较浅水域使用的方法进行一些调整,例如使用更大体积的水和使用多重引物来最大限度地检测物种。

    作者补充道:“基因组学和计算工具的进步正在迅速扩大我们研究和监测生物多样性的能力,这是面对迅速而巨大的环境变化所急需的任务。我们的研究证明了eDNA分析方法在深海鱼类物种监测这一具有挑战性的工作中的实用性,并为其他人员采用这种方法奠定了基础。”

    (张灿影 编译)

  • 原文来源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/p-dis102820.php
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  • 《氧和温度对深海鱼类群落结构的影响》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
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    • 理解气候变化对鱼类群落的影响是一个重要课题,但是很难梳理出在自然系统中起作用的单个因素。这使得研究人员很难完全理解气候变化将如何影响未来鱼类的多样性和丰富性。在来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所和蒙特利湾水族馆研究所(MBARI)的一项新的研究中,研究人员利用加利福尼亚湾的自然海洋梯度来研究变化的含氧量和温度对底栖鱼类群落的影响。他们发现在氧气含量极低(7 µmol / kg氧气或更低)的地区,鱼类多样性急剧下降。相比之下,海洋表面的氧气浓度通常在200至300 µmol / kg之间。面对气候变化,这对深海鱼类群落的未来具有影响。 这项研究发表在3月5日的《海洋生态进展》(Marine Ecology Progress)系列杂志上,研究人员在加利福尼亚湾的三个不同地区进行了调查。海湾独特的海底地理环境在相对较短的距离内提供了截然不同的环境条件。在北部,深海海水温度相对较高,含氧量较高。而在南部,深海温度较低,且氧气含量极低。 斯克里普斯海洋学的海洋生态学家、博士后研究助理Natalya Gallo指出,在如此小的空间范围内发现如此大的差异实在罕见。这让我们能够分析影响我们所看到的鱼类群落类型的一些环境因素,使之成为了一个出色的研究系统。研究人员使用了MBARI 的远程操作工具Doc Ricketts进行了北部、中部和南部海湾的海底视频样带研究,发现该地区的鱼类种类繁多。并对底栖鱼类群落的组成、密度和多样性以及环境条件的一些趋势进行了揭示,这些趋势有助于我们理解气候变化,更好地为可持续的未来做准备。 研究小组研究了许多变量,包括氧气水平,温度,深度,栖息地类型,食物输入和纬度,以及它们与底栖鱼群落特征的关系。Gallo提到,他们想利用这些自然梯度来研究环境变量与群落结构的关系,从而了解气候变化的风险和脆弱性。他们发现,一旦氧气浓度超过某个阈值(7 umol / kg),就会对该地区物种多样性的非常强烈的负面影响。他们还发现,氧气浓度和温度会相互作用,在低氧条件下,温度越高,鱼的密度就越低,而在氧气条件较好的情况下,鱼的密度就越高。事实上,当将所有这些变量包括在他们的模型中时,氧气和温度是群落结构的最强驱动力,这确实说明了这两个对气候敏感的环境变量的重要性。尽管存在多样性趋势,但研究小组仍在低氧条件下看到大量鱼类。她认为,由于氧气含量低,由于氧气含量低,我们可能会在一些地区看不到鱼。在基本没有氧气的地区看到高密度鱼类群落真的很让人惊讶。这表明,尽管这些低氧区物种的多样性降低了,但某些物种具有适应性,即使在低氧条件下也能生存。 然后,研究团队将群落分析的结果与对加利福尼亚湾的未来气候模型预测相结合,以确定这些鱼类群落的长期趋势。结果表明,如果气候变化在“一切照旧”的情况下按预期进行,那么在未来80年内,由于变暖和氧气流失以及现有的海洋学条件的双重影响,北部和中部海湾的鱼类群落可能受到最严重的影响。这可能导致某些鱼类物种的栖息地减少,使其群落变得不稳定和脆弱。 这项研究由David and Lucile Packard基金会和MBARI资助。研究有助于了解氧气水平和温度的变化趋势将如何影响未来鱼类群落的发展。 MBARI的资深科学家James Barry指出,随着气候变化,这对我们如何管理深海生态系统产生了影响,目前,他们根据对生态系统和繁殖率的了解,为渔业可以捕捞多少鱼制定了指导方针。但随着海洋的变化,这些指导方针可能无法持续下去。 (刁何煜 编译)
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    • 编译者:liguiju
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    • 近日,中国科学院海洋所鱼类分类与系统发育研究团队在世界鲳科(Stromateidae)鲳属(Pampus)鱼类分类及地理分布格局研究方面获得新进展。研究基于分子系统学和物种界定方法,综合分析了全球鲳属线粒体序列和分布数据,首次揭示世界鲳属鱼类物种多样性和地理分布格局,相关成果发表在JCR一区期刊Frontiers in Marine Science上。 鲳属鱼类广泛分布于印度-西太平洋热带和温带海域,是世界及中国重要海洋渔业资源和经济鱼类,中国是鲳属渔业资源捕捞和利用大国,其年捕捞量和外贸进出口总量分别约占全球总数的 75%和80%。然而,由于鲳属物种间外部形态极其相似,物种区分缺乏重要形态鉴别特征,个别物种模式标本丢失,导致依据传统形态学方法建立的鲳属物种分类、地理分布以及系统演化关系长期存在较大争议。因此,揭示鲳属物种多样性组成及地理分布格局形成与演化历程,对未来世界及我国鲳科鲳属渔业资源的合理开发和可持续利用具有重要研究价值。 海洋所鱼类分类与系统发育研究团队多年来致力于鲳科鲳属鱼类分类与系统演化研究,先后发表了鲳属鱼类2个新种,珍鲳Pampus minor和刘氏鲳P. liuorum,重新指定了银鲳P. argenteus和灰鲳P. cinereus的新模标本,并提出印度-西太平洋鲳属可能具有更高的物种多样性的观点。 在前期研究基础上,基于分子系统学和物种界定方法,整合全球1497条鲳属线粒体序列,建立全球鲳属线粒体序列数据集,对印度-西太平洋海域鲳属物种分类和地理分布进行系统分析,首次揭示了世界鲳属鱼类物种多样性和地理分布格局,厘清世界鲳属7个有效物种,即:银鲳、中国鲳P. chinensis、灰鲳、刘氏鲳、珍鲳、翎鲳P. punctatissimus和素鲳P. candidus。研究结果表明,过去文献中报道的镰鲳P. echinogaster应为银鲳的同物异名。 研究结果还显示,鲳属物种多样性中心在印度-西太平洋中部,包括巽他陆架及南海周边海域,除素鲳仅局限分布于印度洋沿海外,其余6种均在该区域交叉分布。分化时间和生物地理重建结果表明,鲳属鱼类起源于晚中新世(约8.35–11.33百万年前)的印度-西太平洋中部,与印太交汇区生物多样性中心形成时间相近,推测鲳属起源可能与印太交汇区生物多样性中心形成有关。 海洋所博士研究生韦杰鸿为论文第一作者,刘静研究员和徐奎栋研究员为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金和中国科学院B类战略性先导科技专项等项目资助。 文章链接: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2022.1050386/full