文献 eDNA探究北京市主要河流鱼类分布及影响因素

基于eDNA metabarcoding探究北京市主要河流鱼类分布及影响因素使用eDNA宏条形码(eDNA metabarcoding)和地笼法检测了北京市3条水系城区河流北运河水系山区河流潮白河水系、大清河水系在夏季和秋季两个季节的鱼类多样性, 筛选出清水鱼, 并分析其多样性及时空分布。旨在研究北京市鱼类群落的空间格局特征, 探索适用于北京鱼类生物多样性监测及保护的新方法。研究内容分采样方法主要对比了传统检测方法地笼法和eDNA方法所捕获的鱼类种数3555分季节夏季和秋季的鱼类多样性分水质城区河流北运河水系和山区河流潮白河水系、大清河水系分鱼类将鱼分为清水鱼和耐污鱼类根据张春光和赵亚辉 (2013) 的调查结果结合中国动物主题数据库 (http://www.zoology.csdb.cn)及询问鱼类专家, 将鱼类生活习性为“水质澄清”或“清水”的鱼类定义为清水鱼。监测环境因子海拔(H)、水温(T)、溶解氧(DO)、 电导率(EC)、总溶解固体(TDS)以及酸碱度(pH)结果表明:1. 在北京市的34个采样点中, 利用eDNA metabarcoding共检测出鱼类55种, 显著高于传统方法所捕获的鱼类种数(35种)。2. 不同季节影响清水鱼群落结构的环境因子不同, 夏季主要是总溶解固体和电导率, 秋季主要是海拔和温度。3. 鱼类组成以鲤形目和鲈形目为主。山区河流清水鱼的多样性要显著高于城区河流, 城区河流(北运河水系)群落结构较为单一, 以鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)等耐污种为优势种; 山区河流(潮白河水系及大清河 水系)以宽鳍鱲(Zacco platypus)、拉氏鱥(Rhynchocypris lagowskii)、马口鱼(Opsariichthys uncirostris)等为优势种。4. 清水鱼的丰富度随着总溶解固体及灯光指数增加而显著降低, 且均与海拔、温度等存在显著相关性。亮点国内运用 eDNA metabarcoding 调查鱼类多样性的研究相比国外较少更鲜有单独对清水鱼的讨论。材料与方法采样时间2020年9–10月(秋季)和2021年6–7 月(夏季)共34个采样点×3重复×2季节204个样品引物与数据库引物MiFish-U扩增长度约163–185 bp鱼类基因数据库 MitoFish (http://mitofish.aori.u-tokyo.ac.jp/down load.html)方法1.群落内物种差异性对应分析(correspondence analysis, CA)城区样点集中, 说明群落内物种差异不大山区样点分布较为分散, 说明群落内物种差异较大。2.鱼类群落的优势度指数 YY0.02使用Excel以下分析都是以三大水系检测到的10种清水鱼作为数据。3.alpha 多样性方差检验北运河水系的清水鱼丰富度要显著低于潮白河和大清河水系, 其他多样性指数没有显著性。4.冗余分析(redundancy analysis, RDA)分析影响群落组成的环境因子envfit检验显示总溶解固体(P 0.0477)和电导率(P 0.0127)对夏季清水鱼分布有显著影响, 城区水系和郊区水系之间有明显的区分; 但是秋季对清水鱼分布有显著影响的环境因子是温度(P 0.0004)和海拔(P 0.0428)夏季清水鱼分布在高溶解氧的地方, 与电导率和总溶解固体呈负相关。秋季清水鱼分布与溶解氧和海拔呈正相关, 和温度呈负相关。5.Spearman相关性系数分析清水鱼丰富度与环境因子和灯光指数的相关性灯光指数的数据来源于2019年NPP- VIIRS 合成年度数据(https://www.ngdc.noaa.gov/eog/viirs/ download_dnb_composites.html)秋季清水鱼丰富度与电导率、总溶解固体以及夜间灯光指数呈显著负相关(P 0.05), 但是与海拔呈显著正相关(P 0.05)。夏季清水鱼丰富度和温度、总溶解固体呈显著负相关(P 0.05)。启示1.本研究没有分层采样。有些传统地笼法检测到的鱼类如栖息在水体的底层,如中华鳑鲏和黑鳍鰁eDNA没有检测到, 因此在之后的研究中应做好分层采样, 增加检出概率。2.水体环境因子测定建议加上总溶解固体和夜间灯光指数。总溶解固体显示了水体的污染程度, 无论是秋季还是夏季清水鱼多样性都随着水体污染程度增强而显著减少。夜间灯光指数显示了人类活动程度, 结果显示, 清水鱼多样性随着人类活动的增强而减少, 说明人类活动对清水鱼多样性消极的影响。