菲律宾塔威塔威岛的十足类甲壳动物生物多样性：基于环境DNA代谢条形码技术的基线评估

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Decapod Crustacean Biodiversity in Tawi-Tawi, Philippines: A Baseline Assessment Using Environmental DNA (eDNA) Metabarcoding,

　　

摘要

菲律宾位于珊瑚三角区，是全球海洋生物多样性热点地区；然而，由于物流和分类学方面的限制，其十足目甲壳类动物的研究仍十分不足，尤其是塔威塔威省。本研究采用环境DNA（eDNA）宏条形码技术，借助MiDeca 16S rRNA引物，对西唐凯、彭利马苏加拉和西穆努尔这三个地区的十足目甲壳类动物多样性进行了检测。从21份海水样本中共获得了492个扩增子序列变异体（ASVs），其中343个（69.51%）被判定为十足目甲壳类动物。通过≥97%的序列一致性判断，154个ASVs中有85个对应85种物种，这些物种属于59个属和31个科，其中包括具有经济价值的物种，如Calappa hepatica、Metapenaeopsis lamellata、Penaeus vannamei、Portunus pelagicus、Thalamita crenata以及Thalamita spinimana。经过覆盖率标准化的α多样性分析显示，西穆努尔的物种丰富度最高，而彭利马苏加拉的最低，但由于成功测序的样本数量较少，这一结果需谨慎解读。不同采样点的群落组成存在差异，环境因素与十足目甲壳类群落结构之间存在显著但较弱的关联。值得注意的是，有30种被归为本地物种，1种为外来引入物种（P. vannamei），42种可能为本地物种，9种为外来物种，还有3种的物种信息尚未明确。还有相当比例的ASVs无法通过BLAST工具进行鉴定（4.47%），在物种层面也未被分类（38.42%），这反映出公共参考数据库存在的不足。这些研究结果为塔威塔威省的十足目甲壳类动物提供了初步的分子数据基础，同时也证明了eDNA宏条形码技术可作为一种无创手段，用于生物多样性监测、渔业评估以及生物安全监控，同时强调了需要扩大采样范围并完善区域性的条形码参考数据库。

引言

珊瑚三角区被誉为全球海洋生物多样性的核心地带，这里约有605种虫黄藻珊瑚，占全球珊瑚多样性的76%，此外还有丰富的礁鱼及其他无脊椎动物物种（Veron等人，2009年）。在该区域内，菲律宾尤其是苏禄群岛，被认为是全球海洋沿岸鱼类生物多样性的核心所在（Carpenter与Springer，2005年）。位于菲律宾南部的塔威塔威省处于这一生物多样性热点的中心位置（Mohammad等人，2022年）。尽管该地区地理位置重要且生态价值极高，但对于许多海洋生物类群，尤其是十足目甲壳类动物，相关研究仍然十分匮乏。

目前关于塔威塔威省及其周边水域的十足目甲壳类动物记录十分有限且零散，现有资料主要来自历史采集的样本，比如美国渔业局在1907年至1910年对苏禄群岛塔威塔威群的考察成果（Rathbun，1914年；Clark与Ng，2011年），以及一些关于苏禄海和西布图海峡的零星分类学报告（Takeda等人，2021年），还有近期针对塔威塔威部分沿海和红树林地区的短尾蟹的分类研究（Buldiman等人，2026年）。不过至今尚未对该省的十足目甲壳类动物进行过全面的分子水平基线研究。这种研究不足的现象在苏拉威西-苏禄海域也很常见，尽管该区域生物多样性极高，但相关调查却相对较少（Barber等人，2000年；Carpenter与Springer，2005年）。

十足目甲壳类动物是甲壳类动物中多样性最高、最容易辨认的类群，包括“真蟹”（短尾蟹亚目）、寄居蟹及其近亲（异尾下目）、虾类（枝角亚目、十足总目和狭足总目）、龙虾及其相关类群（De Grave等人，2009年；Martin等人，2009年）。截至2019年，全球已确认的十足目现存物种超过15,000种，它们分为两个亚目：枝角亚目包含540种，而多足总目则包含其余的物种，这些物种又分布于10个下目之中（De Grave等人，2009年；Wolfe等人，2019年）。在菲律宾，经修订的物种名录记载了522种十足目物种，它们属于207个属和58个科（Estampador，1959年；SEAFDEC，2017年），这为该国十足目甲壳类动物的多样性研究提供了重要的参考依据。

十足目甲壳类动物在生态和经济学上都具有极其重要的作用。它们是海洋底栖群落的组成部分，有助于养分循环和食物网中的能量传递（Kramer，2015年；Papiol与Hendrickx，2016年）。许多十足目物种还为渔业和水产养殖提供支撑，是全球海鲜产业的基石，其年度价值高达数十亿美元（Matzen da Silva，2011年；SEAFDEC，2017年）。尽管它们非常重要，但由于物种丰富度高、形态可塑性强以及隐性多样性现象的存在，其生物多样性状况仍未得到充分了解（Vrijenhoek，2009年；De Grave等人，2023年），再加上全球范围内分类学专业人才的减少，进一步加剧了这一问题（Engel等人，2021年；L?bl等人，2023年）。尤其是幼体阶段的十足目甲壳类动物，在形态学上极难识别（Ingle，1998年；Varela与Bracken-Grissom，2021年），这给红树林、海草床、珊瑚礁和淡水系统等生态系统中的生物多样性评估带来了困难。

环境DNA（eDNA）宏条形码技术作为一种强大的无创工具，能够有效解决上述问题。与传统的调查方法相比，它能够更快、更经济且更全面地开展生物多样性评估（Thomsen与Willerslev，2015年；Deiner等人，2017年；Taberlet等人，2018年）。eDNA指的是生物体释放到环境中的遗传物质，比如粪便、尿液、黏液、血液、生殖分泌物、鳞片以及脱落的组织等（Bohmann等人，2014年）。从水样或沉积物样本中提取的DNA可以通过浓缩、提取、扩增和测序等方式，用来检测特定物种的存在（Deiner等人，2021年）。在全球范围内，针对十足目甲壳类动物的eDNA研究已经取得了不少有意义的成果，比如在日本检测到了19种此类物种（Nagai等人，2024年），在印度尼西亚则检测到了51种（Madduppa等人，2022年）。

尽管菲律宾位于珊瑚三角区，但目前尚未有针对十足目甲壳类动物的eDNA相关研究发表，这一现状留下了重要的知识空白（Ng等人，2008年；Dev Roy，2013年）。考虑到过度捕捞（Diop与Scheren，2016年）、栖息地破坏（Mhatre，2024年）、污染（Krishna等人，2025年）以及与气候相关的压力因素（Guild等人，2025年）等不断威胁着沿海生态系统，这一知识空白显得尤为严重。为填补这一空白，本研究采用了eDNA宏条形码技术，以海水样本为检测对象，利用MiDeca引物靶向线粒体16S rRNA基因，对菲律宾塔威塔威省的西唐凯、彭利马苏加拉和西穆努尔三个地区的十足目甲壳类动物多样性进行了研究。

章节摘录

研究地点

本研究在菲律宾塔威塔威省的三个地区开展（坐标为北纬5°8'，东经119°57'）：西唐凯市（北纬4°40'，东经119°24'）、彭利马苏加拉岛的贝拉坦岛（北纬5°4'，东经119°53'），以及西穆努尔市（北纬4°55'，东经119°47'）。塔威塔威省是位于棉兰老岛穆斯林邦萨摩罗自治区的一个群岛省份，地处棉兰老岛的苏禄群岛上（见图1），它是菲律宾最南端的省份。

物种分布

本研究从菲律宾塔威塔威省的三个地点共收集了25份海水样本。其中21份样本中成功检测到了十足目甲壳类的eDNA，其中西唐凯和西穆努尔各检测到8份样本含有该类DNA，彭利马苏加拉则检测到5份样本含有该类DNA。从这21份样本中提取的16S rRNA扩增子共产生了1,238,645个原始读段（见补充表1）。这些读段对应着492个ASVs（占比100%）（见图2），其中343个ASV被鉴定为十足目甲壳类动物。在

物种分布与多样性

通过eDNA宏条形码技术，本研究成功记录并分析了菲律宾塔威塔威省三个地区的十足目甲壳类动物多样性。使用16S rRNA MiDeca引物后，共检测到343个目标ASV，其中85种物种被成功鉴定。这一结果证明了MiDeca引物在捕捉十足目甲壳类动物广泛的分类多样性方面的有效性，因为该标记针对的是一段较短的线粒体16S rRNA片段（约153–184 bp），这段片段足以实现物种间的区分。

结论

本研究通过应用eDNA宏条形码技术，展现了其在快速、无创地检测菲律宾塔威塔威省那些尚未得到充分研究的海域中十足目甲壳类动物多样性方面的潜力。虽然传统的分类学调查依然不可或缺，但eDNA宏条形码技术可以通过最小程度干扰海洋栖息地的方式，帮助检测那些隐性存在、稀有、具有经济价值或为外来物种的类群。尽管本研究成功鉴定了85种物种，但

CRediT作者贡献说明

Romelyn Q. Delostrico：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法学、研究实施、资金获取、正式分析、数据整理、概念构建。Dan Joseph C. Logronio：撰写——审阅与编辑、验证、软件、方法学、概念构建。Karen Mae G. Pinsoy：撰写——审阅与编辑、可视化、研究实施、数据整理。Kozo Watanabe：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源提供，

未引用参考文献

ConchologyInc.，无出版年份；Kneer，2003年；Matzen da Silva等人，2011年；Oksanen等人，2025年；东南亚渔业发展中心，2017年。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

本研究产生的所有解复用后的测序数据均已存储在NCBI序列读取档案库（SRA）中，对应的BioProject编号为PRJNA1406149。

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何已知的、可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者感谢Rizal Jhunn F. Robles先生、Khadiza H. Imlan女士、Mohammad Norodom H. Ajik先生以及Jaro O. Ajik教授在采样工作中给予的帮助。此外，作者还要感谢科学技术部（DOST）提供的慷慨资金支持，正是这些支持使得本研究得以开展。此外，日本文部科学省（MEXT）也通过一项“联合使用/研究中心、顶尖学术机构”项目为这项研究提供了支持。

Romelyn Q. Delostrico|Kozo Watanabe|Dan Joseph C. Logronio|Karen Mae G. Pinsoy|Ivane R. Pedrosa-Gerasmio

菲律宾北拉瑙省伊利甘市9200，棉兰老州伊利甘理工学院，科学与数学学院，海洋科学系