使用eDNA测序来调查池塘杂草的多样性

生物多样性的生态调查提供了关于物种发生和生态系统健康的基本基线信息，但可能需要大量的劳动力和生物分类专业知识才能开展。然而，由于近年来高通量DNA测序的成本急剧下降，来自环境样品(eDNA)的DNA已成为生物多样性数据的成本效益来源。在最近一期植物科学应用报告中，圭尔夫大学的Maria Kuzmina博士及其同事们展示了用于鉴定水生植物多样性的eDNA测序的可行性。

传统上，生物多样性的生态调查需要分类专家和经过培训的非专家进行数小时的艰苦工作，为物种确定大量标本基于形态学的水平。一旦设计了eDNA测序研究，添加更多的eDNA样本相对简单且便宜，因此该方法提供了通过传统方法以非常昂贵的规模识别物种的能力。这使得有可能以更低的成本生成关于哪些物种居住的更多数据。然而，人类分类学专业知识仍然是这个等式的关键部分。根据Kuzmina博士的说法，虽然“eDNA在生态监测方面肯定会越来越具有成本效益，但它永远不会取代专家来准确识别单个标本。这两种方法存在于两个不同的维度，理想情况下相互补充。”

测序eDNA提出了自己的挑战。正如Kuzmina博士所解释的那样，“实验需要采取一切预防措施，以防止外界污染，采取消极控制措施，并对结果进行深思熟虑的解释。”为了产生有意义的结果，必须明智地选择要测试的DNA标记物。大多数eDNA测序研究都集中在动物或微生物多样性上，因为植物可能是一个棘手的目标。这是因为没有通用的植物DNA标记可以应用于大量植物物种，并且仍然可以有效地识别物种水平的样品。

然而，Kuzmina博士及其同事设计他们的研究来调查较窄的分类范围，仅关注池塘家庭(Potamogetonaceae)。这种设计有效地使得缺乏通用植物DNA标记成为现实，同时提供有关池塘多样性的生态学相关信息。“我们的目标是设计一种可用于检测稀有或濒临灭绝的池塘草种的方法，”Kuzmina博士说。“缩小搜索范围使得方法更加灵敏，对结果的解释更加可靠。”

除了易处理的DNA标记外，Pondweeds是eDNA测序的理想候选者。它们很难根据形态确定物种水平，依赖于微观特征并需要大量专业知识，并且经常生活在难以进入的水生栖息地。浮萍也可用于栖息地分类，是水生生态系统健康的重要生物指示剂，因为不同的物种适应不同的水温和化学成分。此外，7种北美池塘蚯蚓是濒临灭绝的物种，其中包括安大略省的两种，这项研究是在这里进行的。

“在更广泛的应用中，池塘物种的组合可以用作淡水生态系统的'指纹'，表明水的质量，并显示该系统如何适用于其他淡水生物，如鱼类和无脊椎动物，”Kuzmina博士解释说。这项研究发现，在安大略省罕见的慈善研究储备中，池塘草的多样性被低估了，并且发现了三种以前未知的池塘草的存在。

对DNA进行测序是一种很有前途的途径，可以提供大量关于物种出现的高质量数据。目前正在改进这些方法以回答特定问题，例如检测濒危或入侵物种，或作为水或土壤质量的生物指示物。在这项研究中，Kuzmina博士及其同事表明，对池塘等特定植物群进行有针对性的eDNA测序可以产生重要的生态信息。

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