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港大鑒識(shí)保育實(shí)驗(yàn)室研發(fā)環(huán)境基因鑒別新方法

團(tuán)隊(duì)在魚類市場(chǎng)環(huán)境樣本中發(fā)現(xiàn)褐點(diǎn)石斑魚的基因。褐點(diǎn)石斑魚被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為易危及數(shù)目正在縮減的魚類。
(原新聞稿已于5月25日發(fā)布)
香港大學(xué)(港大)鑒識(shí)保育實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)最近研發(fā)出一種透過(guò)鑒別環(huán)境基因,可用作監(jiān)測(cè)本港街市是否有非法售賣稀有和瀕危魚類的新方法。
研究人員應(yīng)用新方法,從本港魚類市場(chǎng)的排水溝中取樣,抽取環(huán)境基因(environmental DNA)進(jìn)行測(cè)序,可識(shí)別出超過(guò)100種魚類。研究結(jié)果剛于學(xué)術(shù)期刊《生態(tài)學(xué)和進(jìn)化方法》(Methods in Ecology and Evolution)發(fā)表。
研究團(tuán)隊(duì)在本地多個(gè)魚類市場(chǎng)排出的污水樣本中發(fā)現(xiàn)多種易危和瀕危物種,包括被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature and Natural Resources,IUCN)列為易危及數(shù)目正在縮減的褐點(diǎn)石斑魚(Epinephelus fuscoguttatus),三種鰻魚和兩種鯛魚。
三種鰻魚包括被IUCN列為瀕危物種的日本鰻鱺(Anguilla japonica)和美洲鰻鱺(Anguilla rostrata),以及被列于瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約附錄(Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora,CITES)的歐洲鰻鱺(Anguilla anguilla)。
兩種鯛魚分別為易危物種金線鯛(Nemipterus virgatus),以及易危及數(shù)目正在縮減物種桔鰭棘鯛(Acanthopagus sivicolus)。
識(shí)別基因條形碼 鑒定物種方便省時(shí)
要調(diào)查一整個(gè)魚類市場(chǎng)的混合物種,利用傳統(tǒng)的形態(tài)辨別物種的鑒定方法會(huì)十分費(fèi)時(shí)。而本港的街市曾被搜出瀕危絕種和被列于瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約附錄的魚類物種(例如蘇眉),魚販普遍不歡迎魚類專家作長(zhǎng)時(shí)間逗留調(diào)查。
由于每個(gè)物種其生物基因組的某些區(qū)域,都有自己的獨(dú)特排序(條形碼),利用識(shí)別基因條形碼去鑒定物種,是科學(xué)界十分常用的方法,相比傳統(tǒng)的以形態(tài)學(xué)來(lái)辨別物種,這方法更為可靠。而隨著高流量測(cè)序技術(shù)日益進(jìn)步,識(shí)別條形碼技術(shù)的鑒定數(shù)量已發(fā)展至可同一時(shí)間識(shí)別多個(gè)物種(復(fù)合條形碼定序metabarcoding)。
團(tuán)隊(duì)研發(fā)利用環(huán)境基因作識(shí)別的新方法,把在污水中的環(huán)境基因進(jìn)行測(cè)序,僅少量的環(huán)境基因樣本,已足以識(shí)別其中動(dòng)植物的基因復(fù)合條形碼定序,鑒別出在環(huán)境周圍混在一起的物種群落,毋須魚類專家在場(chǎng)亦能分辨出魚類物種。
研究人員用了五天時(shí)間在本港三個(gè)街市中抽取環(huán)境基因進(jìn)行測(cè)序,鑒定出在這時(shí)段曾經(jīng)在街市中出現(xiàn)的魚類物種。
團(tuán)隊(duì)利用兩種最常用的提取環(huán)境基因方法 ——「過(guò)濾法」和「沉淀法」,比較鑒別結(jié)果。運(yùn)用過(guò)濾法,研究人員在魚類市場(chǎng)的排水溝收集一公升的污水,以精細(xì)的濾紙過(guò)濾出魚類組織、血液及其他細(xì)胞碎片,識(shí)別曾在市場(chǎng)出現(xiàn)的物種。而沉淀法所需的污水更少,僅45毫升的污水便能沉淀出細(xì)胞碎片,足夠作環(huán)境基因檢測(cè)之用。
為了確認(rèn)結(jié)果,一位魚類分類專家同時(shí)同地進(jìn)行調(diào)查,作形態(tài)辨別物種鑒定。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種環(huán)境基因提取方法識(shí)別物種的結(jié)果相吻合,顯示新方法可行有效,實(shí)際操作可視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境決定污水采樣方式。
比形態(tài)鑒定更為可靠 受基本培訓(xùn)即可執(zhí)行
需知要肯定地說(shuō)那一種方法可以檢測(cè)出所有曾經(jīng)在環(huán)境中存在過(guò)的物種,幾乎是不可能。然而,使用環(huán)境基因作鑒定的好處確實(shí)比傳統(tǒng)方式的多。環(huán)境基因檢測(cè)比形態(tài)鑒定更為可靠,尤其因?yàn)榻质兄械聂~類多數(shù)被切割出售,難以從物種的局部外觀準(zhǔn)確地作出識(shí)別。研究中提到的環(huán)境基因提取方法非常簡(jiǎn)單,只要曾經(jīng)接受基本基因?qū)嶒?yàn)室培訓(xùn)的人員,都可在數(shù)小時(shí)內(nèi)輕松完成任務(wù)。反之,形態(tài)分類方法要求多名分類學(xué)家進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間調(diào)查,而這一直是阻礙本港開展定期魚類調(diào)查的因素之一。
「我們希望今次的研究成果,能鼓勵(lì)當(dāng)局更多使用高科技方法以監(jiān)控并打擊香港的非法野生動(dòng)物貿(mào)易,同時(shí)推動(dòng)利用環(huán)境基因和復(fù)合條形碼定序的物種鑒別方法,在城市環(huán)境中應(yīng)用。」論文共同作者John RICHARDS說(shuō)。
香港大學(xué)鑒識(shí)保育實(shí)驗(yàn)室
港大鑒識(shí)保育實(shí)驗(yàn)室的研究人員,致力遏止受保護(hù)野生物種的非法貿(mào)易,協(xié)助政府打擊受威脅物種的交易,他們運(yùn)用各種保育技術(shù)及工具,以識(shí)別緝獲物種的合法性。實(shí)驗(yàn)室又為跨學(xué)科研究和公眾保育教育,提供了一個(gè)重要平臺(tái)。
鑒識(shí)保育實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)址:https://www.ccf-hku.com
參看論文:https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.13842
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