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监测生物多样性,用这碗“汤”就行

Allbet登录网址 2021年09月21日 科技 19 0

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“生物多样性汤”手艺,是(shi)一种聚集了高通『tong』量测序手艺的新颖的生物多样性监测手段,可以同时剖析大量的夹杂性生物样本,更为快『kuai』速高效地获取高精度地面生物多样性数据。

蚂蟥、蟑螂、螳〖〗螂……在云南高黎贡山,这些小动物不只是儿时同伴藏匿在盒子里引人尖叫的“玩具”,另有着不为人知的作用——监测环境中的生物多样性。

早在2012年,中国科学院昆明动物研究所俞维理研究员率领的生态学与环境珍爱中央团队研究发现,通过对一定『ding』区域内昆虫样本的夹杂DNA测序,可以对该区域的生物多样性举行编目和监测。他们在国际期刊《生态学与进化方式》揭晓了第一“yi”篇形貌“生物多样性汤”这一高通量条形码手艺流程的研究论文,并成为该期刊引用下载次数最高的文章之一。

近期,俞维理团队再次在国际期刊《生态学与进化方式》上揭晓了《生物多样性汤II:更低错误率的高通量条形码流程》,通过优化多个手艺环节,对快速监测生物多样性的高通量条形码手艺举行了改善。

“生物多样性汤”vs传统监测

“所有的生物都含有DNA,纵然是异常细小的碎片,其DNA也可以被用于物种判定。”俞维理说。

“生物多样性汤”正是行使了生物的这一特点,通过不停刷新的分子《zi》手段和测序手艺对夹杂的生物DNA样本举行剖析,还原出夹杂性生物样本中的物种信息以及多样性特征,即生态学家们经常说的多样性指数、多样性指数等。这些信息也是我们举行生物多样性 xing[监测的基础。

此前,俞维理团队将“生物多样性汤”与传统的生物多样性监测方式举行了对比。用于对照的数据都泉源于在中国云南、马来西亚和英国划脱离展的生物多样性监测项目,包罗5.5万份鳞翅目昆虫和鸟类等物种信息。

“传统数据可以说是生物多样性判定的黄金尺度,但要获得这样的数据需要支出高昂成本,因此珍爱学者和环境治理者们往往只能行使有限的信息来举行决议。”俞维理先容,由于其浩荡的采样和分类规模,研究不能阻止地被限制在小的区域且难以有用复制。但现真相形是,研究结论亟待在大尺度上复制和磨练,以是其团队接纳的高通量方式,实现了更大尺度上的可操作性。

“生物多样性汤”手艺正是一种聚集了高通量测序手艺的新颖的生物多样性监测手段,可以同时剖析大量的夹杂性生物样本,获取高精度的地面生物多样性数(shu)据。这一手艺与依赖于大量分类学专家的传统监测方式相比更为快速高效,同时可靠性高,并具有可供第三方磨练的新特点。其最大的突破,在于人们可以更容易地监测环境转变和濒危物种的状态。

“升「sheng」级版”可更高效准确剖析样本

自“生物多样性汤”手艺揭晓 xiao[以来,俞维『wei』理团队一直在不停完善这一手艺的各个环节,并起劲探索和拓展{zhan}这一手 shou[艺的应用局限。他们行使“生物多样性汤”手艺探讨了云南省哀牢山自然珍爱区内差异海拔段内蛾类的生物多样性,效果解释与基于传统形态判定的数据一样,都能显示出蛾类的群落组成随海拔和采样条『tiao』理的转变趋势。

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“在哀牢山,我们还用同样的方式研究了真菌多样性对朽木剖析的影响,效果发现真菌越多样,朽木的二氧化碳释放速率越低,也就是说多样的真菌能让倒木腐朽得更慢,这对于人们领会真菌多样性在维持全球生态系统碳平衡中的作用提供了主要线索。”论文第一作者、中国科学院昆明动物研究所杨春燕博士向科技日报记者先容。

通过与云南省林业设计院和哀牢山自然珍爱区治理局深度协作,研究团队借助于珍爱区‘qu’现有分区巡逻的治理系统,行使“生物多样性汤”手艺剖析由护林员们采集的蚂蟥 [样本,通过剖析其血液DNA中〖zhong〗含有的脊椎动物信息,以此来监测哀牢山珍爱区内脊椎动物的多样性。这些都是俞维理团队行使“生物多样性汤”手艺举行生物多样性研究和监测的乐成案例。

近年来,“生物多样性汤”手艺依附其快速、高效、监测局限广的特点,逐渐被各国的自然珍爱治理部门融入其一样平常监测事情中,针对这一手艺的科学研究也一直是相关领域的研究热门。俞维理团队通过优化多个手艺环节,获得的升级版“生物多样性汤”,改善了整个实验设计和生物信息学剖析流程,降低错误率的同时提高了运算速率〖lv〗。

“升级版‘生物多样性汤’可以更高效更准确地一次性剖析更多样本,例如一个监测项目里采集到几百个夹杂的生物样本,在已往我们需要一个物种一个物种地去剖析,然则借助这项手艺,我们可以一次性剖析这些样本。”杨春燕示意,信托这项手艺将能在我国“天旷地一体化”监测系统中施展异常主要的作用。

携手卫星、遥感举行“天旷地一体化”监测

我国是(shi)生物多样性最为厚实的国家之一,生物多样性珍爱受到我国各级 *** 的高度重视。

“生物多样性观察、评估与监测,旨在获取时空延续性的生物多样性数据,这是开{kai}展生物多样性珍爱的条件,但在现在的生物多样性珍爱研究中,若何快速获得大量物种信息‘xi’,仍是亟待破解的难题。”杨春燕告诉记者。

现在,日新月异的手艺手段使生物多样性监“jian”测正‘zheng’迈向一个崭新的纪元。中外科学家险些同时提出了将多维的遥感数据和高精的地面数据毗邻用于监测生物多样性的系统框架。我国更是率先将“天旷地一体化”监测系统明确列入了《关于确{que}立以国家公园为主体的自然珍爱地系统的指导意见》中。而这个系统中(zhong)一项主要的内容就是,要快速高效地获取地面细腻的生物多样性信息。

我『wo』国提出的“天旷地一体化”监测系统可以提供研究区域多空间尺度、长时间跨度、延续性的生物多样性数据。现在,俞维理团队将“生物『wu』多样性汤”手艺(地)与卫星(天)和近地面遥感(空)数据{ju}相连系,在哀牢山珍爱{ai}区乐成举行了“天旷地一体化”探索和应用研究。

“‘天旷地一体化’有用应用于生物多样性监测,迫切需要解决两个问题:在遥感监测的区域若何快速高效地获取地面细腻的生物多样性信息;若何将高通量的生物多样性信号与遥感信号衔接。”杨春燕说,解决以上问题,我国具有得天独厚的(de)资源和手艺优势。

据悉,我国的遥感手艺、地理信息系统和全球『qiu』定位系统,以及无人机近地面遥感手“shou”艺一直处于天下前沿,并已在多种环境监{jian}测中得以应用;现在我国有多个团队在研发地面高精生物多样“yang”性数据‘ju’的获取手艺,俞维理团队就是其中最早举行这一实验的团队;另外,我国建设有众多的自然珍爱区,其中一些建设较早的珍爱区具有厚实的基础数据积累和设施完善的野外观察台站。

“依托这些自然珍爱区开展‘天旷地一体化『hua』’的系统探索和应用研究,有助于尽早实现该系统对我国生物多样性的有用监测,占领生物多样性『xing』监测的前沿高地。”杨春燕说。

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