環(huán)境拭子是什么意思？如何采集樣本？

什么是環(huán)境拭子，如何采集？

環(huán)境拭子是指使用拭子從環(huán)境表面收集DNA材料。這樣，研究人員就可以在不直接處理或觀察動(dòng)物的情況下獲取脊椎動(dòng)物的DNA樣本。只需在動(dòng)物接觸過的環(huán)境表面（如樹葉、樹枝或樹干）上摩擦拭子即可。擦拭動(dòng)作可持續(xù)數(shù)分鐘，以便在拭子尖端收集足夠的DNA 材料。然后將用過的拭子保存在緩沖溶液中，以便在分析前保存DNA。環(huán)境拭子法提供了一種快速、簡(jiǎn)便、微創(chuàng)的方法來(lái)收集當(dāng)?shù)丶棺祫?dòng)物的DNA 證據(jù)。

環(huán)境拭子能檢測(cè)什么？

在雨林等環(huán)境中進(jìn)行拭子采集，可以從采集到的DNA中檢測(cè)出多種陸生脊椎動(dòng)物。烏干達(dá)基巴萊國(guó)家公園的研究人員僅從24個(gè)葉拭子中就檢測(cè)到了52個(gè)脊椎動(dòng)物屬。其中包括 26 個(gè)鳥類屬和 24 個(gè)哺乳動(dòng)物屬，代表了不同生活方式和體型的物種。超過一半的檢測(cè)結(jié)果可以確定物種級(jí)別。盡管樣本較少，但每個(gè)葉拭子平均發(fā)現(xiàn)了 7.6 個(gè)屬。環(huán)境拭子可以從很少直接觀察到的難以捉摸、樹棲和夜行物種中提取DNA。該技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)便的生物監(jiān)測(cè)解決方案，可用于記錄脊椎動(dòng)物的多樣性并檢測(cè)稀有或隱蔽動(dòng)物。

動(dòng)物DNA如何進(jìn)入環(huán)境表面？

脊椎動(dòng)物的DNA可以通過幾種方式轉(zhuǎn)移到樹葉和樹枝等表面。直接接觸植物的動(dòng)物會(huì)留下皮膚細(xì)胞和毛發(fā)。尿液和糞便中也可能含有脫落的DNA。鳥類和其他捕食動(dòng)物的食肉動(dòng)物可能會(huì)將獵物的DNA沉積下來(lái)。脊椎動(dòng)物排出的空氣中的DNA微粒會(huì)沉降到環(huán)境表面。一項(xiàng)研究甚至在雨水沖刷樣本中檢測(cè)到了陸生脊椎動(dòng)物的 DNA，這表明遺傳物質(zhì)在水體中遷移。環(huán)境拭樣利用這些多方面的DNA轉(zhuǎn)移途徑對(duì)當(dāng)?shù)厝郝溥M(jìn)行采樣。蠟質(zhì)或粘性樹葉等不同表面類型可能是捕獲和積累各種來(lái)源 DNA 的理想材料。

環(huán)境拭子有哪些優(yōu)勢(shì)？

與傳統(tǒng)的脊椎動(dòng)物調(diào)查方法（如活體誘捕、相機(jī)陷阱或橫斷面調(diào)查）相比，環(huán)境拭子具有幾個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。環(huán)境拭子采集速度快、成本低、操作簡(jiǎn)單，無(wú)需專門設(shè)備。DNA 取樣避免了觀察技術(shù)所需的對(duì)動(dòng)物的直接處理。采集多個(gè)拭子樣本可覆蓋大片區(qū)域，每個(gè)地點(diǎn)只需幾分鐘。保存緩沖液可在處理前保護(hù) DNA，從而提供了靈活性。拭子樣本很容易自動(dòng)進(jìn)行高通量 DNA 提取，并使用標(biāo)準(zhǔn)分子生物學(xué)協(xié)議進(jìn)行測(cè)序。環(huán)境拭子法也適合非專業(yè)人員使用，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的社區(qū)科學(xué)計(jì)劃?？傊?，它提供了一種高效的生物監(jiān)測(cè)方法，可對(duì)脊椎動(dòng)物多樣性進(jìn)行編目，并跟蹤生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)間的變化。

與其他技術(shù)相比，環(huán)境DNA拭子采樣技術(shù)如何？

在陸生脊椎動(dòng)物檢測(cè)方面，植被拭子法優(yōu)于其他環(huán)境DNA技術(shù)。土壤DNA采樣的脊椎動(dòng)物檢測(cè)率較低?？諝鈧鞑サ膃DNA捕獲需要專門的設(shè)備和電源?？諝忸w粒的被動(dòng)沉降效率也不高。從脊椎動(dòng)物糞便或尸體中采集DNA樣品等替代方法依賴于機(jī)會(huì)性發(fā)現(xiàn)。用棉簽蘸取樹干或樹枝也可以，但比用棉簽蘸取樹葉更耗時(shí)。直接拭取樹葉可以快速、高密度地采集脊椎動(dòng)物DNA樣本。最近在基巴萊公園進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，用葉拭子采集的哺乳動(dòng)物屬種比在相同地點(diǎn)采集的土壤樣本多5倍。直接拭子取樣法也優(yōu)于雨水沖洗法或花朵DNA法，后者是更為迂回的脊椎動(dòng)物取樣策略。

環(huán)境拭子采樣有哪些局限性和有待解決的問題？

環(huán)境DNA樣本提取雖然顯示出了初步的前景，但也存在一些局限性和不確定性，需要進(jìn)一步研究。DNA在不同表面類型上的持久性尚不清楚。陽(yáng)光、高溫和潮濕等環(huán)境條件會(huì)使 DNA退化，因此脫落的DNA 可能會(huì)在有限的時(shí)間內(nèi)持續(xù)存在。從脊椎動(dòng)物DNA表面獲得的空間和時(shí)間信息的特異性有待確定。了解 DNA 可能從源頭遷移多遠(yuǎn)以及保留多長(zhǎng)時(shí)間，將為生態(tài)系統(tǒng)推斷提供更好的信息。DNA轉(zhuǎn)移到表面的機(jī)制也需要澄清；直接接觸、獵物、尿液和空氣傳播顆粒的相對(duì)貢獻(xiàn)尚未確定。有些檢測(cè)結(jié)果，如雨林下層中的鯰魚DNA，是無(wú)法解釋的奇聞。隨著環(huán)境DNA拭樣技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和驗(yàn)證，這些知識(shí)空白將逐漸被填補(bǔ)。

環(huán)境拭子生物監(jiān)測(cè)的未來(lái)前景如何？

環(huán)境拭子法為調(diào)查脊椎動(dòng)物多樣性和為保護(hù)工作提供信息提供了一種有效的新工具。這種技術(shù)可以進(jìn)行大規(guī)模監(jiān)測(cè)，成本低廉，但需要直接觀察或處理脊椎動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)方法卻不可行。生物學(xué)家可以通過當(dāng)?shù)匚锓N的遺傳證據(jù)來(lái)評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成。可以跟蹤群落隨時(shí)間的變化，為管理策略提供指導(dǎo)。環(huán)境拭子法所需的設(shè)備和專業(yè)知識(shí)極少，因此可被保護(hù)組織廣泛采用，并可用于社區(qū)科學(xué)計(jì)劃。標(biāo)準(zhǔn)化和最佳實(shí)踐將隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大而發(fā)展。環(huán)境拭子法可以通過脊椎動(dòng)物在自然環(huán)境中留下的 DNA 快速了解脊椎動(dòng)物的生物多樣性和動(dòng)態(tài)，從而有可能徹底改變陸地生物監(jiān)測(cè)工作。

Reference

VOLUME 33, ISSUE 16, PR853-R854, AUGUST 21, 2023. Vertebrate environmental DNA from leaf swabs.

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