基于环境DNA宏条形码技术的赣江下游(南昌段)鱼类多样性

随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧,无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境DNA宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性,并从不同季节（春、夏、秋、冬）、不同水层（上层、中层和下层）和不同取样位置（近岸和离岸）比较鱼类环境DNA信息的物种组成和多样性。结果表明：利用环境DNA宏条形码技术在赣江下游南昌段检测到鱼类114种,其中83种为历史记录种。不同季节的鱼类环境DNA信息的多样性和组成显示出极显著差异。上层水检测到的鱼类物种数分别显著多于中层水和下层水,且中层水和下层水检测到的鱼类在上层水中绝大多数都被检测到。上层水、中层水和下层水的鱼类环境DNA信息的多样性和组成不具有显著性差异。近岸检测到鱼类物种数多于离岸的,鱼类多样性指数无显著性差异,但群落结构具有显著性差异。RDA分析表明,赣江下游鱼类环境DNA受温度和pH的影响较大。本研究能够为基于环境DNA宏条形码的赣江鱼类资源的调查提供基线数据,并对后续赣江鱼类资源环境DNA宏条形码监测实施不同目的的采样策略提供依据;可为使用环境DNA宏条形码技术研究流水系统鱼类多样性提供技术参考,为环境DNA宏条形码技术应...     

丹江口水库浮游轮虫群落季节变动特征及其与环境因子的关系

为了解丹江口水库轮虫群落的季节变化及其与环境因子的关系,于2007年7月至2008年5月对丹江口水库轮虫群落及理化因子进行了周年调查.共检测到轮虫62种,隶属于12科23属,其中丹江库区30种,汉江库区54种.广布多肢轮虫(Polyarthra vulgaris)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、长圆疣毛轮虫(Synchaeta oblonga)、等刺异尾轮虫(Tri-chocerca similes)、冠饰异尾轮虫(Trichocerca lophoessa)、裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)为主要优势种类.丹江口水库轮虫年平均密度和生物量季节变化特征为:冬季春季夏季秋季;区域变化特征为:丹江库区取水口汉江库区五青入库区.相关分析表明,水体透明度、叶绿素a、总磷、溶解性氮和溶解氧浓度与轮虫密度和生物量呈显著的相关关系.夏季对优势轮虫密度变化有显著贡献的环境因子为SiO2-Si和溶解氧含量,秋季为溶解氧和pH,冬季为叶绿素a、溶解氧和DIN,春季为DIN.     

淡水鱼类环境DNA宏条形码引物的筛选及其在千岛湖的应用

基于环境DNA(eDNA)技术的鱼类多样性监测方法因具有灵敏度高、对目标生物无伤害以及成本低等特点,近年来在国内外得到了广泛应用。eDNA方法的有效性往往取决于宏条形码引物的选择,尽管目前已经有一些鱼类环境DNA宏条形码引物,但较少有研究综合评估这些引物的检出效果。本研究评估了来自COI、Cytb、12S rRNA和16S rRNA基因的29对鱼类eDNA宏条形码引物(包括本研究设计的2对和从国内外文献中引用的27对引物),首先基于计算机模拟PCR(in silico PCR)进行了初步分析,随后通过高通量测序对其中效果较好的17对引物开展了更进一步的验证,结果显示:计算机模拟PCR结果良好的引物在进行高通量测序时并非全部表现良好,表明引物的筛选不能仅仅依靠计算机模拟PCR;具有更长扩增片段长度的宏条形码引物并没有获得理想中更好的扩增效果,表现效果好的引物大多是扩增片段长度处于200~300 bp之间的引物;相对于COI和Cytb而言,12S rRNA引物与16S rRNA引物均具有良好的扩增效果,适宜作为鱼类环境DNA宏条形码而用于鱼类多样性研究;同时,鉴于当前的鱼类DNA条形码数据库尚不完备以及不同引物的特性不同,使用多对引物将大大增加物种的检出概率和eDNA研究的可信性。本研究展示了eDNA在评估生物多样性方面的潜力,有助于将来的鱼类eDNA研究,从而为鱼类多样性的保护提供参考。     

转基因鱼试验湖浮游生物群落DNA多态性与物种组成关系

采用RAPD和PCR-DGGE指纹技术对转基因鱼试验湖的浮游生物群落DNA多态性进行了研究,并探讨了DNA多态性与物种组成的关系.结果显示:(1)形态学分类共鉴定到44种/类浮游生物:其中藻类13种,原生动物11种,轮虫16种,枝角类和桡足类各2种.多甲藻(Peridinium sp.)、球形砂壳虫(Difllugia globulosa)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)和针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)4个物种在各个站丰度相对较高.(2)RAPD扩增共获得128条长度在200-1200bp的谱带,多态率为61.7%,特异性谱带占总谱带的19.5%.(3)PCR-DGGE指纹分析共获得87条扩增谱带,其中原核生物谱带相对较多(50条),真核生物谱带较少(37条),多态率分别为86%和64.9%.尽管形态学鉴定和DNA指纹分析都表现出较高物种多样性,但其相似性聚类却有差别:物种组成聚类中B、C站聚为一类,D、E站聚为一类,A站独为一类;两种DNA指纹分析聚类结果显示C、D、E三站聚为一类,A、B聚为一类.综上所述,在对浮游生物群落的研究中,形态学方法与DNA指纹技术不显著对应,后者能揭示更丰富的物种多样性,但毫无疑问三种方法可以从不同方面表征群落结构.这将为进一步研究湖泊浮游生物群落结构和功能关系奠定坚实的基础.     

天津于桥水库夏季浮游生物调查及群落结构变化

为了解于桥水库富营养化状况,于2011年7月对于桥水库水质、浮游生物进行了调查.结果表明,于桥水库综合营养状态指数(TLI(∑))为45.8,属于中营养水平.浮游植物共计8门59种,平均丰度为312.40×10⁴cells/L,平均生物量为5.30 mg/L,以蓝、绿藻为主,优势种为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和单角盘星藻具空变种(Pediastrum simplex var.duodenarium).浮游动物共计16种,平均丰度为53.2 ind./L,平均生物量为11.58 mg/L,以长额象鼻蚤(Bosmina longirostris)和近邻剑水蚤(Cyclops vicinus)为优势种.依据多样性指数、均匀度指数和丰富度指数对于桥水库浮游生物进行评价,表明于桥水库处于中~重污染水平,这与采用TLI(∑)的评价结果较为一致.与历史同期调查结果对比得出,于桥水库浮游植物丰度、生物量增加,浮游动物种类减少,而生物量增加,于桥水库由硅-蓝藻型水库过渡为硅-绿藻型水库,最终向蓝-绿藻型水库演变.     

鄱阳湖流域蚌类环境DNA宏条形码引物的筛选验证

环境DNA技术是一种非侵入、高灵敏、高效率且对环境无破坏性,对生物体无损伤的调查工具.为了筛选适合于蚌类环境DNA生物多样性研究的宏条形码引物,本研究通过对鄱阳湖流域24种常见蚌的基因组DNA进行普通扩增和高通量测序筛选了11对引物(设计了9对通用引物及从相关文献中引用了2对引物),结果显示引物cytb和16S rRN...     

牛山湖浮游生物群落DNA指纹结构与理化因子的关系

对牛山湖5个站点的浮游生物群落DNA多态性进行了RAPD指纹和PCR-DGGE指纹分析,并探讨了其与理化因子的关系.结果如下:1)从40条随机引物中筛选出9条引物,共获得93条谱带,多态率为58%;各站点所得谱带平均为67条,其中I站最少,为61条,V站最多,为74条;2)PCR-DGGE指纹图谱共含102条谱带,其中原核生物56条,真核生物46条,谱带总数以Ⅲ站、Ⅳ站和V站较多,Ⅰ站和Ⅱ站较少;3)Ⅱ站的总磷、叶绿素、化学耗氧量、硬度及电导率最高;各站点间溶氧和pH差异较小.相似性聚类分析表明,浮游生物群落DNA指纹将5个站点划分为两支,Ⅰ站和Ⅱ站聚为一支,Ⅲ站、Ⅳ站和V站聚为另一支,理化因子将Ⅰ站、Ⅲ站、Ⅳ站和V站聚为一支,Ⅱ站单独聚为一支.研究表明牛山湖浮游生物群落DNA指纹结构与理化因子具有一定的相关性,并且与环境主要限制因子总磷的含量是密切相关的.因此,浮游生物群落级水平DNA分析能简便、准确、迅速地反映水质状况,这方面资料的积累可以为建立一种基于分子生物学简便而灵敏的水环境评价体系提供科学依据.     

广西武鸣盆地岩溶泉口浮游生物群落对水环境变化的响应

近年来我国西南岩溶地区一些岩溶泉出现水生生态系统由草型向藻型转变的问题,但水化学监测却显示泉水水质依旧良好.岩溶泉的水质变化与水生生态系统退化不同步,故探寻岩溶泉水环境的变化以及浮游生物群落的响应,对全面掌握和客观评价泉水的健康状况具有重要意义.于2016年7月、2020年7月两个时期对广西武鸣盆地内4个岩溶泉进行了浮...     

基于环境DNA宏条形码技术的水体无脊椎动物多样性研究：以广州海珠湖为例

于2021年1月,利用环境DNA宏条形码（eDNA）技术,对广州海珠国家湿地公园海珠湖的水体和沉积物进行无脊椎动物多样性和群落结构调查,并比较了eDNA和传统形态学鉴定对浮游动物的检出能力。结果表明：eDNA检出海珠湖无脊椎动物9门16纲34目71科93属137个可操作分类单元（OTUs）;其中,水采样品中共检出9门50属68个OTUs,网采样品中共检出6门27属35个OTUs,沉积物休眠卵样品中共检出9门70属103个OTUs。水采和网采样品中,主要的无脊椎动物均为轮虫动物门和节肢动物门;沉积物中主要的无脊椎动物为环节动物门和节肢动物门。沉积物休眠卵OTU丰富度最高,水采样品的OTU丰富度高于网采样品。比较浮游动物的形态鉴定和eDNA鉴定,发现后者在属水平上能鉴定出更多的种类;形态学鉴定的桡足类（100%）和多数轮虫（58.82%）可被eDNA注释出,而eDNA注释出的多数桡足类（71.43%）和轮虫（58.82%）在形态学鉴定中未发现;eDNA未注释出枝角类。结果表明,eDNA在无脊椎动物调查中具有较高的应用潜力,与传统形态学鉴定组合应用能更全面地了解无脊椎动物的种类和水生生物多样...     

岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成特征

采用高通量测序技术,研究了内蒙古岱海流域入湖河流、湖水及沉积物细菌多样性及群落组成.结果显示,细菌多样性从高到低依次为：沉积物>河流>湖泊.聚类分析表明入湖河流、湖水和沉积物细菌群落可分为明显不同的3支,说明这3种生境中细菌群落结构有较大差异.物种注释结果表明,河流中优势细菌菌群为髌骨细菌(Patescibacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);湖水中优势细菌菌群为放线菌门(Actinobacteria);而沉积物中优势细菌菌群为变形菌门和绿弯菌门(Chloroflexi).典范对应分析及Monte Carlo检验表明,电导率和悬浮物含量对水体中(河流与湖泊)细菌群落影响显著,二者共解释了细菌群落变化的86.5%;而冗余分析及Monte Carlo检验表明,泥深、磁化率和总有机碳对沉积物中细菌群落影响显著,三者共解释了细菌群落变化的47.9%.近30年来,岱海地区气候变化和人类活动导致湖水咸化,沉积物碳氮指标显著增长.岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成的差异及其主要驱动因...     

丹江口水库浮游植物群落时空变化及其与环境因子的关系

研究丹江口水库在完成高水位蓄水期间浮游植物群落的时空动态特征可为丹江口水库的水质保护与生态系统结构优化及健康管理提供一定科学依据。本研究基于2018—2020年的水库浮游植物监测数据,结合同期水库水体的理化参数,分析了丹江口水库浮游植物在不同年度、季度及空间的变化特征,以及影响浮游植物群落结构变化的主要环境因子。结果显示该区域共检测出浮游植物7个门类,其中蓝藻门、硅藻门、绿藻门、隐藻门为优势类群。2018—2020年浮游植物年均密度分别为1.96×10⁶、2.55×10⁶和5.07×10⁶ cells/L,呈现出逐年增高趋势。浮游植物季度密度表现为秋季>夏季>春季>冬季,在夏秋季节蓝藻门和绿藻门占优势,春冬季节硅藻门和隐藻门占优势,同时硅藻门在四季中均占据生长优势。空间上库区浮游植物密度明显高于支流,且汉江库区浮游植物密度高于丹江库区,其中蓝藻门和绿藻门主要在库区大量出现,而支流则以硅藻门和隐藻门为主。RDA分析显示,影响丹江口水库浮游植物的主要环境因子是水温,其次为化学需氧量、氨氮和总磷。在不同季节和...     

丹江口水库浮游植物及其演变

1992年12月至1993年9月对丹江口水库进行四季调查,共采集到浮游植物60属,年平均密度为42.18×10~4个/L,生物量为0.71mg/L。浮游植物种类和现存量在库区的分布均表现为汉江库区较丹江库区丰富。本文还根据1958年、1986～87年和1992～1993年丹江口水库库区的三次调查资料,分析丹江口水库蓄水前后以及建库26年以来浮游植物群落结构(包括密度、生物量、种类组成和优势种)的主要变化。以秋季丹江口水库坝前和汉江库区的肖川为代表,浮游植物密度从每升几万个增加到每升几百万个,生物量每升毫克数增加了数十倍。种类组成由河流型硅藻占优势逐步演化为硅藻—甲藻—蓝藻型。1993年浮游植物种类数显著低于1987年。年数量变动曲线由1987年的夏季高峰向后推移至秋季。     

丹江口水库浮游植物时空变化特征

为研究丹江口浮游植物的群落特征,探讨影响浮游植物时空分布的环境因子,于2014年5月2015年4月对丹江口水库进行了为期1年的调查.此次调查共采集到浮游植物66种,隶属于7门21科38属.浮游植物全年平均生物量为0.35 mg/L,平均密度为9.08×10~5cells/L.优势种为脆杆藻、小环藻、直链藻和栅藻,其中脆杆藻所占比例最大,平均生物量为0.089 mg/L,占总生物量的25.43%.近些年丹江口水库营养水平的提高可能是脆杆藻生物量升高的主要原因.绿藻和蓝藻在夏季大量繁殖,硅藻为春、秋和冬季优势门类.汉江库区浮游植物生物量大于丹江库区,两个库区的浮游植物种类组成存在明显的差异,丹江库区优势门类为硅藻门,而汉江库区为绿藻门.浮游植物生物量与环境因子的相关分析表明,浮游植物生物量的主要影响因子是总磷浓度、pH值和溶解氧浓度.RDA分析表明,影响浮游植物组成的主要环境因子是溶解氧浓度、pH值、总磷浓度和水温.为控制浮游植物的生物量,防止其异常增殖造成水华,应严格控制外源营养盐特别是磷元素的输入.本研究可为丹江口水库的水质改善及富营养化防治提供一定的科学依据.     

丹江口库区表层沉积物细菌多样性及功能预测分析

湖泊沉积物微生物是水生态系统的重要组成部分,目前关于丹江口库区沉积物细菌群落和功能研究鲜见报道.于2017年5月对丹江口库区内5个典型生态点位表层沉积物进行采集,采用高通量测序技术对表层沉积物细菌群落组成进行研究,结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等33个门和318个属组成,具有丰富的群落组成.沉积物细菌群落和理化指标冗余分析(RDA)结果表明,pH值、总磷、有机质和铵态氮含量均能显著影响沉积物细菌群落组成.细菌属分类单元与环境因子Spearman相关分析表明,变形菌门中11个属的细菌与环境因子显著相关,为与环境因子显著相关细菌的主要组成(占47.62%).采用细菌群落功能预测软件PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)对表层沉积物细菌群落进行分析,结果表明沉积物细菌功能主要涉及能量产生和转换、信号转导机制、氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.基因功能家族预测基因拷贝数表现为台子山宋岗库心渠首黑鸡嘴.     

丹江口水库大型底栖动物群落结构及其水质生物学评价

2007年7月至2008年5月,按季度对丹江口水库4个区域(丹江库区、汉江库区、取水口、五青入库区)14个采样点进行大型底栖动物调查.共采集到底栖动物61种,主要由寡毛类(颤蚓科、仙女虫科)和摇蚊科组成.其中,寡毛类密度在全年中占优势地位,占底栖动物总密度的90%以上;生物量的优势种则主要为软体动物.空间分布上,底栖动物密度以汉江库区最高(大坝前:33792ind./m~2),丹江库区次之,取水口和五青入库区的密度相对较低,且五青入库区偶尔出现0密度的样品;生物量则由于丹江库区和取水口经常有软体动物出现而导致该区域内生物量相对较高.季节变化上,密度分布为夏季春季秋季冬季;生物量也呈现出类似的分布,但秋季和冬季差别较小.采用Shannon-Wiener多样性指数、Goodnight-Whitley生物指数、Wright生物指数及Carlander生物量法对丹江口水库水质进行评价,比较而言,Goodnight-Whitley指数不适宜用于丹江口水库的水质评价;而综合利用其它三种方法进行评价的结果表明:取水口为轻污染状态,丹江库区为轻-中污染,汉江库区为中-重污染;五青入库区由于水深太浅,底栖动物生境易受外界影响导致群落波动较大,因此不宜采用底栖动物作为评价指标.     

丹江口水库的饵料生物资源及水体营养状态评价

根据1992年12月至1993年9月的调查,丹江口水库的饵料生物资源量为1．845×10~6t．其产鱼潜力为1．615×10~4t．是现有鱼产量（包括捕捞产量和不投饵网箱产量）的5倍左右．就水体营养状态而言,汉江库区为中营养型,丹江库区属贫一中营养型．文中还对丹江口水库的渔业发展和水质保护进行了讨论．     

丹江口水库叶绿素a浓度的时空特征及影响因子分析

2017年5月—2019年10月,对"南水北调"中线水源水库——丹江口水库库区水体7个监测位点、0～20 m间4个水层的垂向叶绿素a (Chl.a)浓度与水质因子进行了季度性调查,以期了解不同位点、不同水层Chl.a分布的主要驱动因子.结果表明,丹江口水库各位点营养状态指数(TSI)均为中营养化状态.水体Chl.a浓度具有逐年增加的趋势,且极高值有逐渐增加的趋势.营养盐和Chl.a浓度均存在较大的空间异质性,入库区具有较高的总磷和氨氮浓度,汉江库区具有最高的Chl.a浓度,源头污染源控制和监测仍然是丹江口水库管理的重中之重.不同位点Chl.a浓度的驱动因子存在较大差异,汉江入库和大坝区Chl.a浓度分别受到硝态氮和p H的影响,而出水口大坝位点主要受到了水深、水温和氨氮的影响.丹江入库区Chl.a浓度受到了水深、氨氮、总磷和水温的影响,但丹江库区表现出了与其他生态区较大的区别,其Chl.a浓度主要受到水深和有机质输入的影响.因此,对丹江口水库各位点的管理,应该分不同生态区采取针对性的管理措施.本研究旨在为南水北调中线工程可持续的生态调度提供基础生态数据支持,为完善水库水源地的有效管理提供理论支撑.