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为解决传统蚯蚓丰度和多样性评估依赖人工分拣的低效问题，研究人员开展定量 PCR（qPCR）技术检测蚯蚓 DNA 的研究。结果表明，qPCR 能特异性识别目标物种，干燥土壤检测效率更优，且与传统方法显著相关。该研究为土壤健康生物指标评估提供新工具。
土壤是地球上最复杂的生态系统之一，而蚯蚓作为 “生态系统工程师”，其丰度和多样性是衡量土壤健康的重要生物指标。传统的蚯蚓评估依赖人工分拣土壤样本并进行形态学鉴定，这一过程不仅耗时费力，还需专业知识，难以大规模应用于土壤健康的常规监测。此外，现有分子技术虽能分析蚯蚓多样性，但在丰度定量方面的应用尚属空白。如何高效、精准地同时评估蚯蚓的丰度和多样性，成为土壤生态学领域亟待突破的关键问题。
为填补这一研究空白，新西兰的研究人员开展了一项开创性研究，相关成果发表在《Applied Soil Ecology》。研究团队聚焦于利用分子技术革新蚯蚓评估方法，旨在验证定量 PCR（quantitative PCR, qPCR）技术在蚯蚓丰度检测和物种区分中的可行性，为土壤健康的快速诊断提供科学依据。
关键技术方法
研究主要采用以下技术：
- DNA 提取与 PCR 扩增：从三种代表性蚯蚓（表居种红正蚓Lumbricus rubellus、内栖种灰色远盲蚓Aporrectodea caliginosa、深栖种长远盲蚓Aporrectodea longa）的组织及土壤中提取基因组 DNA（gDNA）和环境 DNA（eDNA），通过 PCR 扩增 16S rRNA 基因、线粒体细胞色素氧化酶亚基 I（COI）和 II（COII）基因，筛选特异性引物和探针。
- qPCR 检测与数据分析：利用荧光标记探针（HEX、Cy?5、FAM）进行单重 qPCR，分析不同土壤处理（新鲜、干燥过筛、干燥研磨）及存储条件对检测效率的影响。通过 129 个牧场样地的传统分拣数据与 qPCR 循环阈值（Cq 值）的相关性分析，验证分子技术的准确性。
研究结果
3.1 DNA 提取与引物特异性
实验设计的引物能特异性识别目标蚯蚓物种，例如A. caliginosa的 gDNA 经其他物种引物扩增时无产物，且土壤 eDNA 与蚯蚓 gDNA 的序列一致性高达 96.3%-100%，证明引物具有高度特异性。
3.2 土壤处理与存储的影响
干燥土壤（38℃烘干）的检测效率显著优于新鲜土壤。例如，L. rubellus的干燥研磨样本 Cq 值（32.37±4.12）显著低于新鲜样本（40.20±5.22），且稳定性更高（标准差更小）。存储条件方面，4℃冷藏可延缓 DNA 降解，而室温存储超过 3 天会导致 Cq 值显著升高，干燥后存储 4 周内 Cq 值无显著变化。
3.3 qPCR 与传统评估的相关性
在 129 个样地中，A. caliginosa的 Cq 值与传统分拣的丰度呈显著负相关（R2=0.497），干燥土壤的 qPCR 结果能准确反映其丰度变化。例如，永久牧场中A. caliginosa丰度为 318±27 条 /m2，对应 Cq 值 26.5±0.3；而松林改牧场的丰度仅 38±11 条 /m2，Cq 值高达 36.1±1.2。此外，qPCR 对表居种L. rubellus的检测频率高于传统方法，但深栖种A. longa因采样深度限制检测率较低。
结论与讨论
本研究首次证实 qPCR 技术可同时用于蚯蚓丰度定量和物种区分，干燥土壤处理能显著提升检测的效率和稳定性。尽管 eDNA 可能检测到已迁出或死亡个体的 DNA，但通过优化采样流程（如冷藏保存、及时干燥）可降低干扰。相较于传统方法，qPCR 具有高通量、低成本、无需专业分类知识的优势，尤其适用于大规模土壤健康监测。
研究结果为蚯蚓作为土壤健康生物指标的常规化应用奠定了基础，未来可进一步扩展至其他土壤动物类群，并结合深度采样优化深栖物种的检测。该技术的推广将推动土壤生态评估从 “劳动密集型” 向 “分子精准型” 转变，助力全球土壤健康管理与可持续农业发展。
