海鸟食性分析方法交叉验证：DNA宏条形码与硬质残骸分析在新西兰王鸬鹚保护中的应用

这篇研究通过对比DNA宏条形码（DNA metabarcoding）和硬质残骸分析（hard parts analyses）两种方法，评估了濒危物种新西兰王鸬鹚（Leucocarbo carunculatus）的食性组成。研究基于191份反刍食团样本，发现两种方法在鱼类科级分类上具有高度一致性（r=0.96，p<0.001），共同揭示了Bothidae（DNA检出率71% vs. 硬质分析77%）和Rhombosoleidae（45% vs. 51%）的主导地位，同时互补检测到28种鱼类。研究为海鸟保护中的食性监测提供了方法学验证，强调了数据库完整性和过滤阈值对结果的影响。

　　

海鸟食性分析方法交叉验证的背景与意义

海鸟作为全球最易受威胁的鸟类类群之一，其保护与食性研究密切相关。人类渔业活动、气候变化导致的食物资源变化，使得准确评估海鸟食性成为制定保护措施的关键前提。传统硬质残骸分析依赖骨骼、耳石等不可消化物质，而新兴的DNA宏条形码技术通过检测残留DNA实现多物种同步鉴定。两种方法各有优势与局限，但直接比较研究仍较缺乏。

材料与方法创新

研究以新西兰王鸬鹚为模型，采集马尔堡峡湾7个繁殖地的217份反刍食团，同步进行硬质残骸形态学鉴定和DNA宏条形码分析。DNA提取采用针对海洋无脊椎动物粘多糖优化的E.Z.N.A.试剂盒，靶向线粒体COI基因（313 bp）进行Illumina测序，通过DADA2降噪和MIDORI/GenBank双数据库比对。硬质分析则基于耳石、颌骨等特征，参考本地鱼类标本库鉴定。

核心发现与数据验证

1. 方法一致性：191份含鱼类的食团中，50份显示两种方法完全一致，仅2份无重叠。Bothidae和Rhombosoleidae检出率最高（合计占80%），且两种方法呈强相关性（r²=0.92）。

2. 技术互补性：DNA宏条形码检出14种独特鱼类（如海马Hippocampus abdominalis），硬质分析检出8种，但后者在Hemerocoetidae等科的检出显著更高（p<0.001），反映硬质对特定类群的敏感性。

3. 数据库关键作用：MIDORI数据库虽覆盖所有硬质分析鉴定的属级分类，但局部基因变异导致低置信度匹配（如Hemerocoetes spp.仅90%相似度），凸显区域特异性参考序列的重要性。

技术局限与优化方向

• DNA方法：宿主DNA竞争（占测序数据89%）、PCR偏好性和消化差异可能扭曲结果。降低过滤阈值（读长≥10）可增加17-24%的真阳性检出，但需平衡假阳性风险。

• 硬质分析：耳石尺寸（如John Dory的微小耳石）和胃酸侵蚀易导致小体型或脆弱结构鱼类漏检，且形态近似种（Arnoglossus scapha与Lophonectes gallus）难以区分。

生态保护应用价值

研究证实两种方法在优势 prey 检测上高度一致，为海鸟保护政策提供了双保险证据。DNA宏条形码更擅长揭示稀有物种和形态难辨类群，而硬质分析可量化 prey 生物量。建议未来结合：

1. 建立区域专属DNA参考库提升分类分辨率

2. 混合使用短片段基因（如18S V9）与COI提高降解DNA检出

3. 开发海鸟特异性引物减少宿主DNA干扰

方法论启示

该研究为濒危海鸟的食性监测树立了新标准，证明多方法联用能更全面反映食物网动态。尤其在渔业资源衰退的马尔堡峡湾，精准食性数据可评估人类活动对王鸬鹚生存的影响，为生态管理提供科学依据。