《Environmental DNA》：Guts and Glory: Unraveling the Diet of Eurasian Otter (Lutra lutra) Populations Using DNA Metabarcoding of Gut Contents
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欧亚水獭（Lutra lutra）是一种半水生淡水顶级捕食者，由于上世纪全球种群显著下降而成为保护关注对象。随着其在欧洲部分地区恢复并重新定殖，该种群仍面临持续威胁，包括人类活动引起的栖息地丧失与破碎化、气候变化、猎物枯竭以及暴露于新出现的污染物
欧亚水獭（Lutra lutra）是一种半水生淡水顶级捕食者，由于上世纪全球种群显著下降而成为保护关注对象。随着其在欧洲部分地区恢复并重新定殖，该种群仍面临持续威胁，包括人类活动引起的栖息地丧失与破碎化、气候变化、猎物枯竭以及暴露于新出现的污染物。准确鉴定其食性对于理解生态相互作用并提出有效管理策略至关重要。基于高通量测序（high-throughput sequencing, HTS）的DNA宏条形码（DNA metabarcoding）是一种可靠的食性分析工具，其分辨率优于传统方法。本研究首次将两种靶向不同猎物类群的16S rRNA引物应用于两个重新回到德国北部（石勒苏益格-荷尔斯泰因和下萨克森）的欧亚水獭种群的食性谱。对2005—2022年间采集的156只水獭肠道内容物中的猎物DNA片段进行了测序。在食性残留物中鉴定出55个操作分类单元（operational taxonomic units, OTUs），包括淡水鱼和海洋鱼、无尾目、有尾目和水鸟。研究区域的水獭为机会主义捕食者，具有广泛的食性可塑性，取食最丰富的物种。九刺鱼、普通拟鲤和普通蛙是重要猎物，部分受调查水獭的食性中检测到海洋鱼类。水獭食性在下萨克森与石勒苏益格-荷尔斯泰因之间、性别之间存在差异，在成体与亚成体之间观察到轻微差异。本研究为水獭食性组成及其在栖息地中利用多种资源的能力提供了新见解。这些信息对于理解其在人类影响下持续变化环境中的生存机会以及开发有效管理工具至关重要。
研究背景方面，欧亚水獭（
Lutra lutra）为鼬科水獭亚科半水生淡水顶级捕食者，分布从欧洲至亚洲及北非部分地区；其被国际自然保护联盟列为近危，在德国受严格保护并列为易危。上百年间，狩猎、栖息地丧失与破碎化、过度捕捞导致的猎物枯竭，以及有机氯、DDT/DDE和多氯联苯（PCBs）等遗留污染物暴露，促使其欧洲种群大幅下降。1980年代后，狩猎限制、农药禁令及水体和栖息地质量改善推动水獭重新定殖；东德曾是最后据点，目前东、北德多数栖息地正被重新定殖并与北欧种群连接，南、西德恢复仍在进行。准确鉴定顶级捕食者食性有助于理解生态相互作用、生态位界定和物种适合度，并指导管理。传统胃含物或粪便硬体观察及稳定同位素分析耗时、分辨率低、依赖分类学专长，且受消化率差异、软体猎物难鉴定等偏倚影响。DNA宏条形码（DNA metabarcoding，基于DNA序列对混合样本进行物种鉴定的方法）结合高通量测序（HTS）可高通量、高分辨率识别常见、稀有、已消化和隐蔽物种，但受引物偏倚和生物信息学偏倚影响，难以由序列读取丰度可靠估计生物量，通常依赖存在/缺失数据。水獭被视为主要食鱼的泛化捕食者，可转向两栖类、甲壳类和小型哺乳动物，沿海个体可摄食海洋生物，也会进入鱼场和私人池塘。重新定殖后猎物可得性和捕食者—猎物关系可能改变，因此需重新评估其食性。研究人员利用死亡水獭肠道内容物DNA宏条形码，首次采用两种分别靶向鱼类和两栖类的16S rRNA引物，解析德国北部水獭食性，并考察季节、年龄和性别影响。
关键方法方面，研究人员对2005—2022年德国石勒苏益格-荷尔斯泰因（n=113）和下萨克森（n=43）死亡水獭尸检采集完整肠道内容物，共156只。提取DNA后，以两种16S rRNA引物分别靶向鱼类和两栖类进行富集PCR，构建Nextera文库，并用Illumina MiSeq双端测序（2×250 bp）。生物信息学采用Cutadapt、USEARCH、UNOISE、UNCROSS、BLASTn和SINTAX等进行操作分类单元（OTUs，按序列相似性归并的分类单元）聚类与分类；在R中联合使用相对读取丰度（%RRA，某猎物读取数占总读取数百分比）和出现频率（%FOO，某猎物出现样本数占总样本数百分比），并以多变量广义线性模型（MGLM）、非度量多维尺度分析（NMDS）和二部网络（bipartite network）分析地点、性别、年龄和季节对食性的影响。
研究结果中，3.1 DNA宏条形码输出（DNA Metabarcoding Output）：对156份水獭样本、6份阳性对照和6份阴性对照进行MiSeq测序，获得16,047,747条双端读取；其中7,136,059条归于猎物，521,868条归于阳性对照，8,389,820条属于宿主，阴性对照未产生序列读取；21份样本未返回猎物序列而被排除。通过测序与生物信息学流程，猎物读取聚为55个OTUs，其中46个鉴定至种、6个至属、3个至科。3.2 欧亚水獭食性谱中的猎物物种（Prey Species on the Dietary Spectrum of Eurasian Otters）：通过宏条形码鉴定，猎物分为鱼类42个OTUs、两栖类8个OTUs和鸟类5个OTUs；鱼类记录4,690,038条序列，两栖类2,407,104条，鸟类38,774条。全部样本中，%RRA以
Rana temporaria（25.9%）、
Pungitius pungitius（16.6%）和
Gasterosteus aculeatus（8.9%）较高；%FOO最高者为
P. pungitius（31%）、
Rutilus rutilus（25.9%）和
R. temporaria（25.9%）。石勒苏益格-荷尔斯泰因样本（n=93）中，%RRA以
R. temporaria（24.9%）、
P. pungitius（18.2%）和
G. aculeatus（9.3%）较高，%FOO以
P. pungitius（35.4%）、
R. temporaria（23.6%）、
Tinca tinca（21%）、
G. aculeatus（18.2%）和
R. rutilus（17.2%）较高；下萨克森样本（n=42）中，%RRA以
R. temporaria（30.95%）、
Pelophylax spp.（9.9%）和
R. rutilus（7.8%）较高，%FOO以
R. rutilus（45.2%）、
R. temporaria（30.95%）、
P. pungitius（21.4%）和
Carassius spp.（19%）较高；两地点水獭取食相似猎物但频率不同，MGLM显示地点（Wald=76.6，p=0.012）和性别（Wald=80.99，p=0.005）差异显著，年龄（Wald=83.44，p=0.057）呈轻微差异趋势，单变量分析未显示统计学显著差异。
讨论部分，4.1 欧亚水獭是泛化捕食者（Eurasian Otters Are Generalist Predators）：水獭食谱包含淡水鱼、海洋鱼、无尾类、有尾类和水鸟，鱼类为主要猎物类群，两栖类次之，这与全球既往研究一致；高丰度、尤其缓慢移动的鱼类通常更适合作能量资源，两栖类能量较低且部分体表有毒。九刺鱼%FOO最高，鱼类组成存在地点差异，说明水獭为机会主义捕食者并取食最易获得物种；普通蛙作用突出，可能反映其研究区域丰度，但石勒苏益格-荷尔斯泰因普通蛙种群正在下降且病原可能起作用；两栖类引物提高了检出率和分类分辨率。鸟类仅占0.5% RRA，由两栖引物机会性检出，鸟类引物可能提高检出。濒危和保护物种如
Misgurnus fossilis（0.02% RRA）、七鳃鳗类（0.15% RRA）和蝾螈类（
Lissotriton vulgaris与
Triturus cristatus，0.5% RRA）出现频率低于5%，可能稀有或仅机会性取食，未显示对其恢复保护构成威胁，并可作为被动监测工具。海洋和沿海鱼类出现意外，最远在距海岸169 km处检出；尸体发现地未必等于取食地，宏条形码可检测摄入后约48 h内食物，水獭家域约20 km、日移动可达7 km，也需考虑GPS误差。4.2 季节、年龄和性别相关变异（Seasonal, Age- and Sex-Related Variation in Prey Species）：秋冬两栖类摄入有增加趋势，但四季食性无统计学显著差异；这可能因小型易捕鱼类如刺鱼全年存在，使水獭无需明显改变食谱；传统硬体分析可能高估两栖类相对鱼类。甲壳类未靶向，无法确定转向甲壳类。成体和亚成体取食种类相似，显示各发育阶段均为泛化捕食者；成体常食九刺鱼、丁鱥和鲤类，亚成体常食普通拟鲤、九刺鱼和普通蛙，可能减少资源竞争，但猎物大小等级无法用当前宏条形码区分。性别间食性差异显著：雌性常见三刺鱼、九刺鱼和普通蛙，雄性常见普通拟鲤、九刺鱼和普通蛙；雄性活动距离更长，雌性倾向限制于家域以育幼和避敌；对性二态小、家域小的水獭，性别未必是最佳食性预测因子。4.3 未来考虑（Future Considerations）：所用引物可将广泛目标类群鉴定至种，设计时考虑130余种鱼类和26种两栖类，针对特定猎物类群的引物提高了检测和分类分辨率，但也扩增宿主DNA并损失部分测序深度。0.01或0.05 %RRA阈值可能漏检濒危
M. fossilis（0.02 %RRA），因此应结合%RRA和%FOO，并将宏条形码生物多样性监测与其他视觉监测工具结合。
研究结论部分可译为：本研究报道了欧亚水獭猎物范围新的精细食性信息。首次结合两种16S引物靶向水獭食谱中的两栖类和鱼类，揭示了小型、缓慢移动猎物的重要性。本研究所用DNA宏条形码能够揭示对海洋鱼类和濒危物种的捕食，从而突显食性宏条形码的敏感性以及水生野生动物作为生物多样性监测工具的重要性。水獭是连接海洋、淡水和陆地生态系统的泛化捕食者，并持续受到栖息地破碎化等多重人为影响压力。鉴于德国水獭种群持续恢复，理解其食性、捕食者—猎物动态及相关冲突成为优先事项。食性信息可指导保护和管理策略，并缓解新近重新定殖地区的人—水獭冲突。
