《昆明动物所提出估计“潜在(暗)”生物多样性新方法》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-04-08
  • “潜在”生物多样性或者“暗”生物多样性概念类似于物理学中“暗物质”概念,一般是指在“局部群落”中可能并不存在,但存在于特定生境的区域物种库中的物种。其重要特征之一是“暗”多样性的研究或估计受“观察者”或“观察时空”的影响。关于潜在生物多样性的研究,多数仍停留在概念性的讨论或比较,鲜有系统的评估方法或实际评估。尽管存在这些技术难题,但这一理念的重要性不言而喻。
    中国科学院昆明动物所马占山研究员2019年6月22日在Journal of Biogeography发文,以室内居家环境菌群动态变化的数据示范了“潜在多样性”的预测估计,提出一项预测估计“潜在”生物多样性(Potential Diversity: 也谓之“暗”生物多样性 Dark Biodiversity)的方法。该方法基于文章中提出的一个用于描述生物多样性时空分布的新数学模型。文中示范新模型所采用的室内微生物菌群(Indoor Microbiome)多样性数据,包括了来自人、宠物、家居环境的菌群样本,新模型有效地描述了不同时空菌群多样性的三维动态变化。同时,室内菌群的研究是目前建筑学和微生物交叉研究领域的重要热点课题。科学家已经开始探索室内环境微生物菌群动态对于居民健康的影响。不同方位的室内环境可能具有不同光照和温湿度条件,自然会影响室内环境中的菌群种类和数量(即菌群多样性)。因此,住宅“风水”中一些难以解释的因素或许是小小微生物菌群在作“怪”。

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  • 《基于DNA诊断的“元编码”方法来评估海洋微生物多样性》

    • 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:2022-05-13
    • 加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、J. Craig Venter研究所(JCVI)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家使用遗传学研究工具来评估加利福尼亚海岸附近海洋生物的多样性。 结果是一项突破性技术,研究人员将能够使用该技术来诊断海洋食物网底部的状况,这些状况会影响商业上重要鱼类的丰度或造成有害的藻类大量繁殖。通过一种称为“元编码”的方法所收集的信息中,科学家们还可以使用所谓的环境DNA(eDNA)来评估海洋如何有效地保护地球免受气候变化的影响。 该团队于5月4日在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上报告了这一发现。这项工作由美国国家科学基金会(通过加州当前生态系统长期生态研究项目)、NOAA以及戈登和贝蒂摩尔基金会资助。 评估海洋微生物组的新方法——生活在特定栖息地的微观植物、动物和其他生物的集合——极大地提高了科学家对海洋进行诊断的能力。在这项研究中,研究人员能够利用遗传信息来确定支配加州海岸外表层水域中的海洋生物数量及其分布的最重要因素。他们发现,营养供应对加州海流中微生物生命的影响甚至超过了温度。这一结论是使用传统手段无法得出的。 研究人员将这一过程比作扫描杂货店中所有产品的条形码以获得它们的库存。他们在2014年启动了这项名为NOAA CalCOFI海洋基因组学项目(NCOG)的工作,从标志性的CalCOFI调查的巡航中收集的水样开始。用瓶子收集的样品经过过滤后冷冻并带回实验室。然后,科学家们按照商业DNA测试公司识别人的基因图谱的方式,对他们在这些样本中发现的所有DNA进行分析,识别样本中所有的微生物。他们还估计了样品中所有被识别的物种的标本数量。 该方法是对传统技术的一种改进,如光镜技术,它可以捕捉到海水中常见的哨兵物种,或对大量指标的测量,如水中的叶绿素。这些方法只是提供了什么生物生活在哪里的大体信息,而“元编码”可以更精确地识别物种,并获得更多数据。 CalCOFI在二战后不久启动,旨在帮助了解导致西海岸沙丁鱼种群突然崩溃的原因。该计划要求每季度在沿海的一系列站点进行巡航。在这些位置,科学家们重复开展一系列揭示生态条件的物理和生物地球化学测量。通过调查,科学家收集了世界上独有的海洋环境历史数据。(李桂菊 编译)
  • 《昆明动物所等发布中国蛇类DNA条形码参考数据集》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-04-21
    • 两栖爬行动物总体形态较保守且存在趋同现象,给传统分类带来了困难,仅仅使用形态学的鉴定标准极大地影响了对其物种多样性的正确评估。DNA条形码技术由于采用数字化形式,使样本鉴定过程能够实现自动化和标准化,突破了对传统形态经验的过度依赖,不受生物体发育阶段的限制,可弥补传统形态学鉴定方法的不足。DNA条形码技术与传统形态学分类方法相结合不仅可以快速、准确的对物种进行鉴定和分类,还可能发现许多潜在的物种。   作为全球范围的两栖爬行动物DNA条形码“COLDCODE”计划发起团队之一,中国科学院昆明动物研究所张亚平团队和车静团队在前期的工作中已经解决了两栖爬行动物中COI引物扩增较为困难的瓶颈问题,为“COLDCODE”计划实施奠定了技术基础。   基于系统的野外考察和长期的积累,车静团队联合国内多家单位科研人员开展了广泛合作交流,结合NCBI已发表数据,首次系统性构建了中国蛇类DNA条形码参考数据集(COI),对中国蛇类多样性进行了评估。该研究涉及228个已知物种,占已描述物种的80.6%,覆盖了中国大部分区域。   研究表明:1.中国蛇类物种多样性被低估,保守估计中国蛇类存在至少36个未被描述的新种。这些未被描述的新种主要分布在游蛇科、水游蛇科和蝰科。除此之外,DNA条形码的结果还提示传统分类可能严重低估了中国蛇类的物种多样性。2.DNA条形码能够有效鉴定大部分的中国蛇类到物种水平,但是对于存在分类争议、不完全谱系分选、基因渐渗和复杂的物种形成及分化机制等类群,DNA条形码表现出较低的识别效率。3.部分物种DNA条形码数据分析呈现一定的谱系地理结构,如“海岛-大陆”分化模式(台湾海峡和琼州海峡的隔离作用)和中国“东-西”分化模式。   中国具有丰富的蛇类物种多样性,已知现存的蛇类有283种,隶属18科65属(截止2020年12月31日),占世界总蛇类种数的8%左右。近年来,中国蛇类物种数量仍然在不断增加。此外,近几十年来,由于对蛇类资源的过度开发利用,加之栖息地遭破坏、非法的收集和蛇类贸易等,中国蛇类面临严重威胁。根据IUCN的评估,其中有2种极危蛇种、4种濒危蛇种,18种易危和近危蛇种。同时,蛇类具有重要的应用价值,自古以来被人类所食用、药用以及作为化工原料,其中蛇毒是极为珍贵的药物原料,在医药领域中有很大利用价值。以上研究构建的DNA条形码参考数据集为中国蛇类研究、资源保护和监管提供了科学数据支撑。   以上研究成果发表于《分子生态资源》(Molecular Ecology Resources),车静、张亚平、宜宾学院教授郭鹏、安徽师范大学教授黄松为文章共同通讯作者。研究得到科技部重点研发项目、第二次青藏高原综合科学考察研究项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金项目,以及中国西南野生生物种质资源库动物分库(国家重大科技基础设施专项)等相关项目的支持。