《Environmental DNA》：ANEMONE Global's First eDNA-Based Assessment: Insights Toward a Standardized Global Monitoring Network
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本文作为首项基于eDNA的全球性评估，展示了ANEMONE网络如何将标准化环境DNA（eDNA）宏条形码工作流程扩展到12个国家的沿海鱼类监测中。研究发现，栖息地复杂性和海洋盆地地理共同塑造了鱼类群落，为利用eDNA进行全球海洋生物多样性监测提供了关键见解，并证明了标准化工作流程在不同生态与后勤背景下生成可比数据的能力。
全球首次基于环境DNA的标准化监测网络评估
ANEMONE全球网络的建立旨在解决大尺度、标准化沿海鱼类群落监测的挑战。该网络将日本开发的工作流程扩展为一项协调的全球调查，使用了标准化的环境DNA（eDNA）宏条形码技术。从2024年6月到11月，包括多个东南亚国家在内的12个国家，使用统一的过滤、RNAlater保存和元数据记录方案，从海滩、岩石海岸、河口和沿海防护结构附近收集了表层水样本。
标准化工作流程的全球应用
本次调查共分析了90个样本，产生了超过1660万条高质量测序读长，揭示了来自不同科、属、种的超过500个推定鱼类操作分类单元。物种丰富度存在地理差异，反映了鱼类区系的不同。群落组成在大西洋、印度洋、北太平洋和南太平洋之间存在差异。昼夜变化在北太平洋最为明显，多样性模式既反映了栖息地复杂性，也反映了海洋盆地的影响，其中邻近沿海防护结构和岩石海岸的水域支持着最高的多样性。这些发现凸显了栖息地复杂性和海洋盆地地理如何共同塑造沿海鱼类群落。
方法与技术细节
采样点选择覆盖了三大海洋盆地：大西洋、印度洋和太平洋，其中太平洋进一步分为北部和南部区域。所有参与团队遵循基于《环境DNA采样与实验手册》的标准化协议。水样使用洁净设备采集，并通过Sterivex过滤器现场过滤，随后注入RNAlater保存并运往日本进行集中测序分析。
实验室处理采用了MiFish宏条形码协议，即使用MiFish-U和MiFish-E引物扩增线粒体12S rRNA区域。为了定量评估鱼类eDNA，在样本中添加了内部标准DNA（qMiSeq方法）。生物信息学处理使用Claident流程，对高质量读长进行聚类、嵌合体去除和分类学分配。
主要结果与发现
测序深度在不同国家和样本间存在差异，但各国均值处于可比范围内，表明标准化工作流程产生了质量可比的数据。经过内部标准校准的总eDNA浓度在不同国家间跨越了近六个数量级。
在分类组成上，检测到的最常见鱼类科包括Clupeidae、Mugilidae和Leiognathidae。鱼类eDNA群落在不同海洋盆地间表现出明显差异，且存在昼夜变化。例如，在北太平洋，白天的群落以Scombridae为主，而夜间则转变为Clupeidae比例更高。
香农多样性指数在不同栖息地和海洋盆地间变化。总体而言，邻近沿海防护结构的水域和岩石海岸通常比沙滩支持更高的多样性。印度洋的多样性分布范围最广，反映了其采样覆盖广和站点异质性高。
讨论与意义
这项研究首次在全球尺度上应用了源自日本的ANEMONE工作流程。结果表明，该系统可以在不同的环境和后勤背景下有效实施。检测到的大量OTU凸显了eDNA宏条形码的灵敏度。然而，大量读长被分配到较高级别的分类阶元（如Euteleostei），这反映了当前参考数据库的局限性，尤其是在热带和亚热带类群方面。
观察到的变异反映了生态复杂性与特定地点技术限制之间的相互作用，而非标准化协议本身的缺陷。例如，在浑浊的河口和碎浪区样本中，过滤器堵塞可能会减少有效过滤水量，而自然存在的PCR抑制剂也可能抑制扩增效率。昼夜模式进一步说明了该方法的生态敏感性，支持将时间重复纳入生物多样性监测。
未来方向与建议
基于ANEMONE全球框架的成功实施，未来的战略重点包括：增加选定站点的采样频率和重复以更好地捕捉时空动态；结合本地阳性和阴性对照；扩展参考数据库；以及改进文库制备方法（包括使用独特的双索引）以增强数据可靠性。同时，经验表明需要开发在科学上稳健又能适应不同基础设施、资源和现场条件变化的协议。计划将监测范围扩展到其他水生生态系统（如湖泊和河流）以及更广泛的生物类群。
验证eDNA检测结果与传统方法（如捕获记录、视觉普查）的一致性仍然至关重要。此外，ANEMONE数据集的结构设计支持长期重用、互操作性和与全球生物多样性倡议的整合，其元数据通过使用标准化词汇表、持久标识符和可互操作的数据结构，与FAIR（可查找、可访问、可互操作、可重用）原则保持一致。
