夏威夷珊瑚礁环境DNA监测方法评估：珊瑚特异性遗传标记选择与被动采样器效能比较

《BMC Zoology》：Integrating active and passive environmental DNA sampling into coral reef assessments: implications for community-based biomonitoring in Hawai?i

　　# 摘要## 背景环境DNA（eDNA）已经彻底改变了生物多样性监测，但其应用于长期生态评估仍受到eDNA信号的时间稳定性和一致性的不确定性，以及需要专门设备和分析支持的工作流程的限制。在基于社区的监测中更广泛地使用eDNA将取决于那些既在后勤上可行又在科学上可靠的方法。在此，我们在夏威夷开展了两项互补的珊瑚礁监测eDNA方法研究。首先，我们比较了珊瑚特异性遗传标记，用于追踪底栖群落的随时间动态变化。其次，我们将被动eDNA采样器（PEDS）作为主动过滤的低成本替代方案进行了比较。本研究与夏威夷瓦胡岛的当地管理机构合作开展，旨在评估eDNA采样如何补充现有的珊瑚礁监测活动，并提供与保护规划相关的额外信息。## 结果在五种广泛的分类标记（16S、18S、23S、COI、MFU）中，我们检测到跨越17个门的多样化礁区群落，在瓦胡岛的两个研究区域——Ke?ehi和Maunalua Bay（相距约12公里）之间，群落组成存在一致差异，包括藻类群落的明显分化。在标准化采样努力的情况下，被动采样器回收的分类多样性与主动过滤相当，但在重复样本之间显示出更大的变异性，而主动方法更一致地检测到稀有和短暂存在的物种。尽管如此，被动采样器以减少的后勤努力捕捉到了相似的广泛生态模式。对于珊瑚监测，所有三种标记（12S、16S、ITS2）都与视觉覆盖度显示出强相关性，并且检测到的属数多于视觉调查（23对17个站点-属检测，增加了35%）。在这些标记中，16S在时间重复样本中显示出最强和最一致的表现，而ITS2显示出更大的时间变异性。## 结论当eDNA方法与特定目标相匹配时，可以为珊瑚礁监测产生具有生态学意义的数据。被动采样器为扩展空间和时间生物监测提供了一个相对简单的选择，而主动过滤在检测稀有物种方面仍然至关重要。多标记方法使能够检测本土、特有和有害物种，为管理提供了生态系统层面的视角。鉴于珊瑚群落变化的相对缓慢速度，定期的eDNA调查可能为快速视觉评估珊瑚覆盖度提供有用且实用的长期补充。将这些工具与当地管理努力相结合可能会增加监测能力，前提是实验室处理、生物信息学分析、分类验证和解释的要求得到充分支持。