自然开放环境中脊椎动物空气环境DNA的时间持久性

《Environmental DNA》：Temporal Persistence of Vertebrate Airborne Environmental DNA in a Natural Open-Air Setting

　　

空气环境DNA（Airborne environmental DNA, eDNA）是一种有前景的工具，可从散落到空气中的微量遗传物质检测广泛的陆生分类群，包括受威胁物种和入侵物种。然而，该技术在物种管理中的应用受到对空气eDNA生态学（包括开放环境中信号的时间持久性）有限认知的制约。研究人员以入侵性贝内特小袋鼠（Notamacropus rufogriseus）为案例，研究了自然户外环境中空气eDNA的时间持久性。研究人员从一具贝内特小袋鼠尸体中捕获空气eDNA，该尸体被放置在一个原本没有袋鼠的区域。共采集180份样品，分别在尸体部署前、尸体在现场的11天期间以及尸体移除后的32天内采集，采样距离为1、10和100 m，同时使用主动（风扇辅助）和被动（无风扇）采集方法。尽管总体检出率较低，但在袋鼠被引入现场后不久，可在100 m外检测到袋鼠DNA，并在其移除后持续检测长达3天。这些发现表明空气eDNA仅短暂存续。使用电池驱动风扇主动采集空气相比被动采样显著提高了检出率。研究人员证明，空气eDNA能够在户外环境中检测到单个生物个体，但可靠检测需要强健的采样和重复，以捕获稀有、短暂的信号。通过揭示这些信号如何随时间存续，研究结果可为优化野外部署和区分残留DNA与新入侵提供框架。

空气环境DNA（Airborne environmental DNA, eDNA）是一种新兴的非侵入性采样方法，能够从空气中捕获生物释放的微量遗传物质，从而检测鸟类、哺乳动物、两栖爬行类等陆生分类群，对珍稀、隐秘物种和入侵物种监测具有巨大潜力。然而，空气eDNA生态学认知的匮乏，特别是开放自然环境中信号的时间持久性，严重制约了该技术的实际应用。若不清楚信号能存续多久，将无法判断检测结果代表近期生物活动还是历史残留，这在入侵物种管理中至关重要。以往研究多在封闭或半封闭空间进行，发现信号在移除源头后数天内消失，但开放环境中风、降雨、光照和温度等因素可能使持久性更短或空间分布更复杂。为此，研究人员以新西兰入侵性贝内特小袋鼠（Notamacropus rufogriseus）作为案例，在奥塔哥半岛一处无袋鼠的自然保护区（Otago Peninsula Eco Restoration Alliance, The OPERA）开展实验，使用一具成年雌性袋鼠尸体作为单一已知DNA源，定量评估空气eDNA的时间持久性、距离衰减、采样方法差异及环境因素影响。该研究为优化入侵物种监测方案、区分残留DNA与新入侵提供了科学依据，论文发表于《Environmental DNA》。

研究方法方面，研究人员采用主动（风扇辅助）和被动（无风扇）两种空气采样器，成对部署在距尸体1、10和100 m的9个位点，采样高度1.5 m。实验分三个阶段：尸体部署前采集18份阴性对照；尸体存在11天期间采集108份；尸体移除后32天采集102份，合计228份样品。所有样品通过qPCR检测线粒体MT-ND2基因，使用特异性引物探针，并设置严格阴性和阳性对照。统计上，利用广义线性模型（GLM）、主成分分析（PCA）、二项检验、Kruskal–Wallis检验和分段回归等处理检测