[发明专利]一种基于环境DNA宏条形码技术的底栖动物完整性评价方法

说明书

本发明公开了一种基于环境DNA宏条形码监测数据，对淡水生态系统的底栖动物进行生物完整性评价方法，属于生物技术领域。本发明基于环境DNA宏条形码监测底栖动物的结果，设计了包含(1)参考点和受损点确定；(2)环境DNA样品采集；(3)eDNA宏条形码生物监测；(4)基于eDNA宏条形码监测的候选生物指标定义及计算；(5)候选指数筛选；(6)选定生物指标计算底栖动物生物完整性得分，(7)划分健康等级等一系列监测与评价流程，为淡水底栖动物的生态完整性评价提供了完整且易于操作的指导，可广泛应用于溪流、河流、湖泊和水库等淡水生态系统的底栖动物完整性评价和水生态健康状况评估。

技术领域

本发明属于生态环境评价与治理领域，更具体地说，涉及一种基于环境DNA宏条形码技术的底栖动物完整性评价方法。

背景技术

环境DNA(eDNA)是指在环境样品中所有被发现的不同生物的基因组DNA的混合，包括水样DNA、沉积物DNA、生物源DNA；生物源DNA是指有生物组织提取出的DNA，例如皮肤、毛发等。DNA条形码(DNA barcode)是指生物体内能够代表该物种的、标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段，已经成为生态学研究的重要工具。

DNA宏条形码(Metabarcoding)技术是一项传统DNA条形码与高通量测序技术相结合后衍生出的研究方法，能够无创地调查来自许多生态系统的物种丰富度。利用Metabarcoding技术对环境样本中的eDNA进行检测，可以获取环境样本中DNA所属物种的分类学信息和基因功能信息，进而研究不同生态环境中物种的多样性，追溯物种来源、发展以及变化，目前在环境生物学研究中得到广泛运用。

底栖动物种类繁多，数量巨大，占据着多种不同的生态位，发挥着不同的生态作用，直接或间接影响不同营养级生物类群的数量及分布。已有大量研究利用底栖动物生物完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)来评价水生态健康状况。由生态环境部发布的《河流水生态环境质量监测与评价技术指南(征求意见稿)》和《湖库水生态环境质量监测与评价技术指南(征求意见稿)》中也将B-IBI指数纳入淡水生态系统健康评价体系中。但是目前的底栖动物完整性指数构建多基于显微镜下的形态学物种识别数据，监测效率低、耗时耗力，严重依赖于鉴定人的专业知识和经验，且识别物种数目有限，无法反映环境梯度变化下底栖动物遗传组成的变化，用于构建B-IBI指数的候选参数较少，且缺乏代表性，无法满足日益增长的生态环境监测和评价需求。

发明内容

1.要解决的问题

针对目前底栖动物完整性指数构建方法存在监测效率低、耗时耗力，严重依赖于鉴定人的专业知识和经验，且识别物种数目有限，无法反映环境梯度变化下底栖动物遗传组成的变化，用于构建B-IBI指数的候选参数较少，且缺乏代表性的问题，本发明提供了一种基于环境DNA(Environmental DNA，eDNA)宏条形码(Metabarcoding)监测方法构建的底栖动物生物完整性评价方法，用于更加高效，经济和高分辨率地评价水生态健康状况。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种底栖动物细胞色素C氧化酶I(COI)区域通用宏条形码扩增和测序引物对，包括一条上游引物和一条下游引物，其中：

所述的上游引物为mlCOIintF：GGWACWGGWTGAACWGTWTAYCCYCC；

所述的下游引物为dgHCO2198：TAAACYTCAGGRTGACCRAARAAYCA。

本发明还提供了一种基于eDNA宏条形码技术的底栖动物生物完整性评价方法，该方法包括如下步骤：

(1)参考点(Reference sites，R)和受损点(Impaired sites，I)的确定；