近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所院級南海漁業(yè)資源調(diào)查與評估創(chuàng)新團隊和所級南海珍稀瀕危動物保護(hù)創(chuàng)新團隊在eDNA技術(shù)解析多維度魚類群落多樣性研究方面取得突破，評估了eDNA技術(shù)揭示多維度魚類多樣性的可行性，強調(diào)了eDNA技術(shù)克服傳統(tǒng)方法在評估系統(tǒng)發(fā)育多樣性方面局限性的價值。相關(guān)研究成果以“Advancing fish diversity monitor in degraded marine ecosystem with environmental DNA approach: Unveiling hidden riches”為題發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)領(lǐng)域期刊《Ecological Indicators》（聯(lián)合培養(yǎng)研究生蔣佩文為第一作者，李敏和陳作志為通訊作者）。

從多個維度理解魚類多樣性對于深入了解魚類群落、維護(hù)多樣性水平具有重要意義。傳統(tǒng)的物種多樣性評估主要關(guān)注分類多樣性（taxonomic diversity，TD），即物種豐富度，往往忽視了物種間固有的生態(tài)差異。為了解決這些局限性，功能多樣性（functional diversity，F(xiàn)D）和系統(tǒng)發(fā)育多樣性（phylogenetic diversity，PD）等指標(biāo)被引入，以更全面了解群落的生態(tài)功能和適應(yīng)環(huán)境變化的潛力。然而系統(tǒng)發(fā)育多樣性評估需要采集群落中每個物種的遺傳信息，這對傳統(tǒng)的采樣方法構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)，開發(fā)簡單易用的多維度魚類多樣性研究方案顯得尤為重要。

南海所創(chuàng)新團隊構(gòu)建了基于環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)的魚類多樣性多維評價方法，并結(jié)合拖網(wǎng)手段解析了南海北部陸架海域魚類群落結(jié)構(gòu)時空變化特征以及與環(huán)境因子的關(guān)系。創(chuàng)新團隊選擇南海北部200米水深以淺的海域作為研究區(qū)域，分別于夏季和冬季采集多個站點的水樣（圖1），并同步進(jìn)行了底拖網(wǎng)采樣和環(huán)境數(shù)據(jù)采集。通過eDNA宏條碼技術(shù)解析了魚類物種組成，從α多樣性和β多樣性層面評估了TD、FD和TD。

圖1 南海北部魚類群落空間差異及與地理距離之間的相關(guān)性

通過eDNA方法分別在夏季和冬季檢測到338種和308種魚類。eDNA鑒定的物種分別占夏季、冬季和總體底拖網(wǎng)檢測到的物種的52.2%、57.1%和54.9%（圖2）。群落結(jié)構(gòu)差異與地理距離有較強的相關(guān)性，北部灣與東部大陸架區(qū)的魚類群落呈現(xiàn)出顯著差異（圖1）。

圖2 eDNA和拖網(wǎng)檢獲的魚類種類對比

在α多樣性方面，南海北部夏季的魚類分類多樣性（species，225 vs.102）、功能多樣性（FRic，0.51 vs.0.19）以及系統(tǒng)發(fā)育多樣性（PD，26.27 vs. 15.81）均高于冬季（圖3）。在β多樣性方面，物種替換（Replacement）對總體β多樣性的貢獻(xiàn)大于豐富度差異（Richness difference）的貢獻(xiàn)（圖4），說明季節(jié)間群落結(jié)構(gòu)的差異主要由物種替換驅(qū)動。結(jié)果表明南海北部魚類在夏季更為豐富和活躍，而在冬季表現(xiàn)出更顯著的空間分布差異，如遷移到緯度較低、溫度較高的地區(qū)過冬。此外，利用水環(huán)境和地理環(huán)境因素解釋了南海北部魚類α和β多樣性的變化：夏季魚類群落結(jié)構(gòu)更多地受到水環(huán)境因素的影響，而冬季則更多地受到地理因素的影響（圖5）。

圖3 基于eDNA宏條碼的南海北部魚類α多樣性（TDα、FDα和PDα）季節(jié)差異

圖4 基于eDNA宏條碼的南海北部魚類β多樣性（TDβ、FDβ和PDβ）

圖5 水環(huán)境因子的季節(jié)差異與魚類多樣性指標(biāo)的相關(guān)性

該研究得到國家重點研發(fā)計劃、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費等項目資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X24003509