综述：“提升电子DNA调查（eDNA Surveys）标准与能力之路”（PISCeS）2023会议——迈向电子DNA领域的标准化与数据管理

《Genetics in Medicine Open》：The Pathway to Increase Standards and Competency of eDNA Surveys (PISCeS) 2023 conference—Towards standardization and data management in the field of eDNA

2023年6月加拿大Guelph大学举办第二届PISCeS会议，聚焦eDNA在生物多样性保护、方法标准化及数据共享中的应用，提出需加强跨学科合作与标准化建设，推动eDNA在监管和实际监测中的落地。

　　在2023年6月18日至20日于加拿大圭尔夫大学举办的第二届“环境DNA（eDNA）调查标准与能力提升国际会议”（Pathway to Increase Standards and Competency of eDNA Surveys, PISCeS）上，来自学术界、政府机构、企业、非政府组织以及原住民社区的60场口头报告和25场海报展示，全面探讨了eDNA研究的最新进展、策略应用及未来发展方向。此次会议不仅涵盖了eDNA技术在生物多样性保护、立法框架和监管实践中的广泛应用，还通过三个专题讨论和五个工作坊，深入探讨了eDNA调查中的关键问题和实际操作方法。会议期间，与会者还分享了大量研究成果，并通过YouTube平台公开了所有报告的录像资料。本文旨在总结会议中讨论的主要议题，提出一些结论性观点，并呈现相关报告摘要。

eDNA作为一项新兴的生物监测技术，近年来取得了显著的发展。从2018年第一届PISCeS会议开始，eDNA的研究成果迅速增长，到2023年时，仅以“eDNA”为关键词的Google Scholar搜索结果就超过了71000条。这一快速增长的趋势促使研究人员必须不断更新自己的知识体系，以适应快速变化的科学和技术环境。特别是在自动化技术和人工智能（AI）日益普及的背景下，eDNA技术的应用范围和复杂度都在不断扩大。随着大规模和复杂数据集的出现，如何有效地分享和存储这些数据成为研究者面临的重要挑战之一。此次会议中，许多研究人员都强调了数据标准化和可重复性的重要性，以及如何通过构建更全面的参考数据库来提高eDNA研究的准确性和可靠性。

在生物多样性保护和渔业管理方面，eDNA技术的应用越来越广泛。会议中展示的研究表明，eDNA检测不仅在评估物种分布和生态变化方面具有优势，还能够用于监测濒危物种和入侵物种的存在。一些研究团队使用了基于整个生物群落的宏条形码测序方法，以分析生态系统中的物种组成和多样性。这种方法虽然在学术界受到欢迎，但在北美监管框架中，针对特定物种的检测方法仍更为常见，因为它在灵敏度和方法标准化方面表现更佳。会议中还展示了多种应用案例，例如通过eDNA技术来追踪某些鱼类和无脊椎动物的分布，评估气候变化对生态系统的影响，以及支持海洋资源管理决策。这些研究不仅提供了重要的科学依据，也为政策制定者和监管机构提供了实际可行的工具。

此外，会议还探讨了eDNA技术在不同环境介质中的应用，包括水、沉积物、土壤、落叶层和空气。这些新兴的采样方式为eDNA技术提供了更广泛的适用场景，同时也揭示了在不同介质中提取和分析DNA所面临的独特挑战。例如，沉积物中的DNA提取可能受到PCR抑制的影响，而空气采样则需要特别注意防止污染。为了克服这些问题，研究人员正在探索更高效的采样技术和实验方法，如使用被动采样器、主动风扇和安装在飞机上的采样设备。这些技术的推广和应用，使得eDNA研究能够覆盖更多样的生态系统，从而提供更全面的生物多样性数据。

在技术进步和方法创新方面，会议展示了多项突破性成果。例如，READI-Net项目开发了自主机器人采样器，能够自动收集、过滤和储存eDNA样本，这大大提高了采样的效率和准确性。同时，远程操作车辆（ROVs）也被用于研究海洋中层生物，通过采集eDNA样本来探索未知的物种分布。这些自动化和远程采样技术的应用，使得eDNA调查能够在更广泛的地理区域进行，特别是在难以到达的地方。此外，一些研究团队还介绍了新的生物信息学工具和方法，如unikseq和MDMAPR，这些工具能够帮助研究人员更有效地分析大规模的DNA序列数据，并提高物种识别的准确性。这些工具的出现，不仅推动了eDNA技术的发展，也为未来的生物多样性研究提供了新的可能性。

在标准制定和监管应用方面，会议再次强调了eDNA技术需要更严格的标准化。尽管加拿大已经发布了两项国家标准（CSA标准），并启动了iTrackDNA项目，但eDNA研究仍面临基础设施不足、培训缺乏、参考数据不完整以及标准不统一等问题。为了确保eDNA技术在监管框架中的有效性，许多研究团队正在开发新的标准和评估方法，以提高研究结果的可信度和可重复性。同时，会议还讨论了如何通过数据管理解决方案，解决eDNA研究中常见的数据存储和共享问题。一些研究人员提出，需要建立更完善的数据库和数据管理平台，以确保数据的可查找性、可访问性、可互操作性和可重用性。此外，会议还关注了eDNA数据的伦理问题，特别是涉及濒危物种数据的敏感性和保密性，这在数据发布和共享过程中需要特别谨慎。

eDNA技术的应用不仅限于学术研究，还逐渐渗透到实际的政策制定和管理实践中。会议中展示的一些案例表明，eDNA技术已被用于监测边境地区的入侵物种，评估海洋资源管理决策，以及支持地下核废料储存库的生态监测。这些应用展示了eDNA技术在环境保护和资源管理中的巨大潜力。同时，与原住民社区的合作也成为了eDNA研究的一个重要方向。许多研究团队强调，与原住民社区的合作不仅能够提供传统的生态知识，还能增强研究的本地化和实用性。这种跨学科、跨文化的协作模式，有助于推动eDNA技术在更广泛的应用场景中发挥作用。

在数据存储和共享方面，会议提出了新的基础设施和管理方案。随着eDNA研究的不断深入，产生的数据量迅速增加，这给数据存储和管理带来了新的挑战。一些研究人员指出，现有的数据存储系统可能无法满足大规模eDNA研究的需求，因此需要开发更高效的数据管理工具和平台。此外，如何确保数据的透明性和可访问性，同时保护敏感信息，也成为讨论的重点。会议还提到，一些博物馆和研究机构正在努力建立长期的eDNA数据存储机制，通过保存环境样本作为凭证，为未来的科学研究提供支持。这些努力有助于构建一个更加完善和可持续的eDNA数据生态系统。

总体来看，第二届PISCeS会议展示了eDNA技术在多个领域的广泛应用和持续发展。从生物多样性监测到监管应用，从数据存储到跨学科合作，eDNA研究正逐步走向成熟和标准化。然而，这一过程中仍然面临诸多挑战，包括数据标准化、方法优化、伦理问题以及数据存储和共享的复杂性。为了应对这些挑战，研究人员需要不断改进技术手段，加强合作与交流，并推动相关政策和标准的制定。同时，随着人工智能和自动化技术的快速发展，这些新技术有望在未来进一步提升eDNA研究的效率和准确性，使其在环境保护和资源管理中发挥更大的作用。

eDNA技术的快速发展不仅依赖于科学研究的不断进步，还需要政策制定者、监管机构、企业和公众的共同努力。通过建立更完善的基础设施和数据管理平台，推动标准化和透明化，eDNA研究才能真正实现其在生物多样性保护和生态监测中的潜力。此外，加强跨学科合作，特别是在与原住民社区的合作方面，也将有助于提高eDNA研究的多样性和实用性。随着这些技术的不断优化和应用，eDNA有望成为未来生物多样性研究和环境保护的重要工具。