基于eDNA的硅藻群落时空异质性及生态健康评价

近年来,环境DNA技术广泛应用于水生态生物多样性监测,如何基于环境DNA数据建立河流生态健康评价方法是当前研究的热点.拟开发基于环境DNA的分子硅藻指数来指示人类活动影响下的河流生态健康状况.首先通过环境DNA技术监测了沙颍河流域春秋两季硅藻群落组成和结构变化,解析了春、秋两季群落的驱动环境因子;进一步比较了4种基于环境DNA宏条形码数据的计算策略(OTU-分类、OTU-无分类、ASV-分类和ASV-无分类),构建了适合于评估沙颍河流域生态健康状况的分子硅藻指数.结果表明:①硅藻群落结构存在季节性差异,其中Discostella pseudostelligera、Nitzschia amphibia和Diatoma vulgaris等类群是区分春、秋季硅藻群落季节差异的主要因素;②重金属Mn、Fe和TN (总氮)是影响春季硅藻群落结构变化的主要环境因子,COD和Cu是影响秋季硅藻群落结构变化的主要环境因子;③在4种计算策略中,基于OTU-无分类数据计算的硅藻指数更好地反映了环境梯度变化;硅藻指数显示,沙颍河流域生态健康状况在时间上秋季优于春季,而在空间上上游优于下游.综上,通过eDNA技术监测了沙颍河春、秋两季硅藻群落,构建了沙颍河流域分子硅藻指数,促进了环境DNA技术在河流生态健康评价中的应用.     

eDNA宏条形码监测沉积物原生生物群落多样性

原生生物个体小、繁殖快,对污染物敏感,是沉积物环境污染重要指示类群。传统基于形态学的方法难以快速准确地反映沉积物中原生生物的群落组成和物种多样性,严重制约了其在水生态评估中的应用。本研究采用环境DNA宏条形码方法,基于真核18S rRNA基因片段分析了太湖流域沉积物原生生物的群落结构及其时空差异,筛选了可用于太湖流域沉积物生态评估的原生生物指标,建立了基于原生生物的水生态评估方法。结果显示,利用环境DNA技术在太湖流域沉积物共检出原生生物群落有2 468个分类单元(OTU),属于13门44纲,至少在2个平行样本出现的OTU占总OTU的84.25%,春季(3月)与秋季(8月)原生生物群落组成差异明显。评价结果表明,目前太湖流域原生生物群落完整性整体处于亚健康和一般水平。     

浮游动物DNA宏条形码多样性监测采样方法研究

浮游动物是水生生态系统的重要组成部分,对环境因子敏感,是水生生态健康状况的重要指示生物.基于传统形态学的浮游动物调查方法无法鉴定桡足类幼体,难以准确了解浮游动物群落组成.DNA宏条形码技术基于DNA序列差异识别物种,为浮游动物群落组成的准确解析提供了新方法.比较了不同浮游动物采样方法(直接过滤法和网富集法)对浮游动物D...     

基于有害结局路径的化学物质计算毒理学研究

计算毒理学利用分子致毒机制信息和数学模型预测化学物质对人体健康和环境的危害。有害结局路径(adverse outcome pathway, AOP)可将化学物质在个体水平的危害或有害结局(adverse outcome, AO)与其在分子水平上的启动事件(molecular initiating event, MIE)建立关联，为将表征分子致毒机制的体外生物测试数据应用到高通量的化学物质毒性预测中提供了可能。然而，目前缺乏基于有害结局路径的高通量预测化学物质毒性的研究。本研究基于AOP框架，联合ToxCast体外测试数据，选取101种典型环境化学物质进行毒性预测，并通过与PubChem内已报道的化学物质毒性比较，对预测结果进行评价。结果表明，基于AOP预测到101种化学物质共可潜在诱导58个AOs,覆盖了生殖毒性等在内的11个毒性类型。不同毒性类型的真阳性预测率(true positive rate, TPR)不同，其中致癌/遗传毒性、生殖毒性与消化系统毒性的TPR均超过了70%,而神经毒性与呼吸系统毒性的TPR均低于30%。不同毒性类型的TPR与AOP知识库中该毒性类型的AOP (P<0.02,r=0.685)、MIE(P<0.01,r=0.734)、体外生物测试的数量(P<0.01,r=0.752)和化学物质体外测试数量(P<0.01,r=0.293)呈显著正相关。综上，本研究的结果表明，增加高通量体外测试数据和丰富AOP知识库，将进一步提高对化学物质的潜在毒性预测的准确性，为未来化学物质的高通量筛查和风险评估提供支撑。