《Forensic Science International》：Plant and fungal eDNA metabarcoding for geographic sourcing of forensic palynological evidence across urban functional zones
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•空气中的植物/真菌环境DNA可在城市区域之间实现可重复的空间区分，用于法医来源推断。•植物条形码可追踪季节变化；真菌谱在位点水平异质性方面具有更好的分辨能力。•随机森林和SourceTracker可概率性地将空气中的孢粉体归因至其地理来源。引言物证的地理溯源是法医调查的关键
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空气中的植物/真菌环境DNA可在城市区域之间实现可重复的空间区分，用于法医来源推断。
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植物条形码可追踪季节变化；真菌谱在位点水平异质性方面具有更好的分辨能力。
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随机森林和SourceTracker可概率性地将空气中的孢粉体归因至其地理来源。
引言
物证的地理溯源是法医调查的关键组成部分，因为它有助于推断嫌疑人或受害者的活动轨迹、微量物证的来源，或证据转移的途径[1]。传统方法，包括人类DNA分析、同位素分析和矿物学检查，可提供有价值的信息，但在生物痕迹降解、地质特征区分度不足，或问题涉及环境暴露而非个体识别时，这些方法可能受限。因此，对于高效、高分辨率且可重复的法医地理溯源方法，仍存在持续需求。随着高通量测序技术的发展，许多研究表明，生物群落沿环境梯度呈现出显著的空间结构化特征[2,3]。因此，通过宏基因组或宏条形码方法获得的物种组成数据可用于间接推断样本来源[4]。孢粉学证据尤其适用于此目的。花粉和孢子产生量巨大，抗降解能力强，且肉眼通常不可见，使其能在法医基质上长期留存[5]。其分类组成也与植被、土地利用及局部环境条件密切相关。然而，传统孢粉学主要依赖微观形态学。该方法高度依赖专家经验，耗时较长，通量较低，且往往无法区分形态相似的类群，从而限制了其与标准化法医工作流程的兼容性[6]。此外，传统孢粉学评估主要关注植物花粉，而真菌孢子尽管具有法医潜力，却较少受到关注。
环境DNA（eDNA）宏条形码已成为生物多样性监测和入侵物种监测的强大工具[7,8]。近年来，该方法也被应用于法医领域，尤其是物证的地理溯源[[9], [10], [11]]。尽管基于花粉和孢子的eDNA宏条形码具有明显的理论优势，但目前大多数研究仍停留在概念验证阶段，尚未在城市运行尺度上进行系统测试。现有的现代花粉数据集主要服务于古植被和古气候重建，而非微量层面的法医来源归因。中国西安属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，适合研究孢粉体群落的季节演替。在生物地理方面，西安位于暖温带落叶阔叶林带；南部的秦岭山脉与北部的渭河平原形成了强烈的南北环境梯度及显著的植被异质性。作为西北地区重要的交通枢纽和人口密集城市，西安还包含多样化的城市功能分区，代表了不同的建成环境及微生境。这些特征使西安成为在城市景观中评估基于法医孢粉体地理溯源的适宜实验场景。
在将eDNA宏条形码应用于基于孢粉体的地理溯源时，目标类群的选择与采样时间尺度至关重要。植物花粉和孢子主要反映区域至局部尺度的植被类型与土地覆盖，从而提供广泛的地理背景信息[12]。真菌群落往往对微环境条件更为敏感，包括基质可利用性、湿度、土壤性质及人为干扰，因此真菌孢子可能提供更精细的生境信息[13]。因此，分析同一孢粉痕迹中的植物与真菌信号可提供互补的生态信息。然而，关于孢粉体来源的eDNA研究通常聚焦于自然生态站点，跨城市功能分区的系统分析仍十分稀缺。据我们所知，尚无研究在城市法医框架下，连续监测植物与真菌孢粉体群落的季节变化，并据此构建地理预测模型。
为弥补上述空白，我们在春、夏季从西安代表七类城市功能分区的九个位点采集了空气中的孢粉体样本。我们结合了植物rbcL与matK宏条形码、真菌ITS1宏条形码、多样性分析、LEfSe生物标志物识别、随机森林分类以及基于SourceTracker的来源归因。研究目标为：(1) 评估eDNA宏条形码在法医孢粉学证据地理溯源中的可行性；(2) 比较植物与真菌标记物的空间分辨率及季节信息量；(3) 表征城市功能分区间的孢粉体群落差异，从而为建立法医应用的都市孢粉体指纹数据库提供依据。
章节摘录
孢粉体采集采样点的设置
参照西安市自然资源和规划局于2025年2月发布的《西安市国土空间总体规划（2021–2035）》，我们在西安七个战略功能区内建立了九个空气孢粉体采样点：北部先进制造业集聚区（A）、东部双向开放引领区（B）、古都核心功能区（C、D、Ea和Eb）、新型城镇化发展区（Fb）、南部高新技术
植物rbcL、matK与真菌ITS1条形码提供的高分类学覆盖度
共在春、夏两季从九个采样点获得68个孢粉体样本，每点四个重复。夏季在S点额外采集了4个表面尘埃样本（X组）。由于F点春季采样设备与D点夏季采样设备遗失，每季仅有32个空气样本而非原计划的36个。因此，每季数据集中均有八个站点各以四个
讨论
本研究评估了eDNA宏条形码在法医孢粉学证据地理溯源中的可行性。我们在春、夏季从西安七个战略功能区的九个采样点采集空气中的孢粉体，并使用植物rbcL与matK条形码以及真菌ITS1区域进行了分析。我们考察了植物与真菌标记物的群落组成、时空异质性及地理信息性。植物条形码与真菌ITS1均获得了分类学
结论
本研究证明，空气中的孢粉体eDNA宏条形码可为城市环境中的法医地理溯源提供稳健的空间与季节信号。西安各功能分区的植物与真菌群落存在显著差异，且两类标记物组提供了互补信息：植物组合对季节演替更具信息量，而真菌组合则在位点水平区分方面表现更强。在植物条形码中，rbcL表现出
CRediT作者贡献声明
马昊天：原稿撰写、可视化、调研、形式化分析、数据整理。许宁瑞：原稿撰写、可视化、调研、形式化分析。甄晓园：可视化、软件、形式化分析。刘金岑：可视化、数据整理。旬西：软件。赖建华：审阅与编辑、监督、项目管理。
资助
本项目由陕西省自然科学基金基础研究计划（项目编号 2026JC-YBQN-0996）和中央高校基本科研业务费专项资金（xzy012025163）资助。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们感谢陕西省自然科学基金基础研究计划（项目编号 2026JC-YBQN-0996）和中央高校基本科研业务费专项资金（xzy012025163）提供的经费支持。
马昊天|许宁瑞|甄晓园|刘金岑|旬西|赖建华
