综述：环境DNA（eDNA）在生态系统生物多样性检测与应用中的研究综述

（编辑推荐）这篇综述系统阐述了环境DNA（eDNA）技术如何革新生物多样性监测，其通过非侵入性采样高效检测低密度物种（如入侵种/濒危种），虽受pH、温度等因素干扰，但作为传统方法的补充，在生态保护、疾病监测等领域展现巨大潜力。文中详述eDNA来源、分布及技术挑战，为研究者提供全面指导。

　　

环境DNA（eDNA）：解码生态系统的分子密码

Abstract
理解物种分布对生态管理和保护至关重要。传统视觉检测方法难以捕捉低密度种群，而环境DNA（eDNA）以其高灵敏度、非侵入性优势，成为生物多样性监测的革命性工具。尽管eDNA易受pH、温度等因素影响，但其在入侵种鉴定、濒危物种追踪中的表现使其成为传统方法的重要补充。本文综述eDNA技术全流程、检测影响因素及未来挑战。

Introduction
调查稀有水生物种时，采样策略的选择直接影响检测成功率。不当方法可能导致物种误判，进而引发保护政策失误。eDNA技术通过分析生物遗留的环境遗传物质（如黏液、粪便），实现无需直接观察的物种鉴定。相比传统方法，eDNA成本更低且适用性广，尤其适合水生生物监测。

Sources of eDNA
eDNA源自生物排泄物（尿液、粪便）、脱落上皮细胞或死亡组织分解。释放机制分为两类：

• 裂解相关释放：细菌内溶素、原噬菌体或抗生素触发细胞裂解，如铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）通过R-吡啶簇爆炸性释放DNA。
• 非裂解释放：膜囊泡（MVs）或中性粒细胞胞外陷阱（NETs）主动分泌DNA，如变形链球菌（S. mutans）通过MVs参与生物膜形成。

Distribution of eDNA in different ecosystems

• 水生系统：eDNA可随水流扩散，浓度受营养状态影响（寡营养水体2.5-46 μg/L vs. 富营养水体11.5-72 μg/L）。沉积物是重要eDNA库，深海沉积物含量达0.30-0.45 Gt。
• 陆地系统：土壤eDNA含量为0.03-200 μg/g，真菌贡献超70%。粪便（如牛粪含202.4 μg/g）是重要来源。
• 空气系统：花粉、昆虫DNA可通过气溶胶传播，为陆地生物监测提供新思路。

Challenges and limitations

• 生物因素：个体DNA释放率差异达100倍，捕食关系或压力（如疾病感染）显著影响eDNA产量。
• 非生物因素：紫外线加速降解，而黏土矿物可延长DNA保存；降雨稀释浓度但增加污染物输入风险。

Applications

• 物种保护：成功监测日本濒危两栖类；
• 入侵种预警：北美亚洲鲤鱼（Hypophthalmichthys spp.）早期检测；
• 公共卫生：废水监测追踪SARS-CoV-2社区传播；
• 毒理学：评估农药对土壤微生物的影响。

Future Perspectives
整合eDNA与生态模型（如栖息地适宜性模型）可提升数据解读精度。开发标准化数据库和生物信息学工具是关键，而跨学科合作将推动其在全球健康、红树林保护等领域的应用。

Summary
eDNA技术正重塑生态研究范式，其非侵入、高通量特性为生物多样性保护提供利器。尽管存在定量标准化等挑战，通过方法优化与多技术联用，eDNA有望成为环境监测的核心支柱。