利用环境DNA(eDNA)高通量测序揭示鲳属鱼类胃含物组成与种间差异及其生态意义

【字体: 时间:2026年02月28日 来源:Ecology and Evolution 2.3

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  本文首次应用环境DNA(eDNA)高通量测序技术,系统解析了中国沿海三种重要经济鲳鱼(银鲳、斑点鲳、灰鲳)的胃含物组成。研究克服了传统形态学方法因鲳鱼食管囊结构导致的鉴定困难,精准识别了鱼类、甲壳类和头足类等主要饵料类群,并揭示了种间食性差异与其栖息地生态关联。该成果为阐明鲳属鱼类在近海食物网中的营养生态位提供了关键数据,展现了eDNA技术在鱼类食性研究中的强大应用潜力。

  

引言

鲳属(Pampus)鱼类是中国近海食物网中的重要经济物种,形态高度相似,但地理分布各异,可能导致食性差异。传统胃含物分析方法因鲳鱼食管囊的机械破碎作用而受限,稳定同位素技术亦难以实现物种级精准鉴定。近年发展的环境DNA(eDNA)技术,特别是基于通用引物的高通量测序,为解析消化后残骸中的生物组成提供了新途径。本研究旨在应用胃含物eDNA测序,比较三种鲳鱼(银鲳Pampus argenteus、斑点鲳Pampus punctatissimus、灰鲳Pampus cinereus)的食性组成与种间差异,并探讨其与栖息地饵料生物分布的关联。

材料与方法

样本采集

在山东青岛鸡米崖渔港采集了8尾银鲳和8尾斑点鲳,在海南文昌清澜港采集了8尾灰鲳。所有样本均来自常规渔业作业,实验室处理遵循无菌操作。

eDNA提取与测序

使用DNeasy Blood and Tissue Kit提取胃含物DNA。针对三个目标类群(海水硬骨鱼、头足类、甲壳类)分别使用已验证的物种特异性引物进行PCR扩增:
  • 海水硬骨鱼采用Mifish引物(靶向12S rRNA基因)
  • 甲壳类采用Crust16S引物(靶向16S rRNA基因)
  • 头足类采用CephMLS引物(靶向16S rRNA基因)
PCR产物纯化后,在MiSeq平台上进行双端测序。原始数据处理包括质量控制、去噪,并在100%相似度下生成操作分类单元(OTU)。

数据分析

剔除相对读数丰度<1%的序列及地理分布不符的潜在假阳性结果,基于分类学注释和相对丰度分析胃含物组成。

结果

测序数据概况

银鲳和斑点鲳对所有引物均获良好扩增,而灰鲳样本使用CephMLS引物未获扩增产物。

三种鲳鱼胃含物组成

银鲳(P. argenteus
  • 鱼类:检出21种,其中Sillago japonicaJaydia lineataEngraulis japonicus(鳀鱼)相对丰度最高。
  • 头足类:检出8种,以Loliolus beka为主。
  • 甲壳类:检出49种,以Acetes japonicus(日本毛虾)等为主。
Pampus argenteus and the proportion of occurrence frequency.">
斑点鲳(P. punctatissimus
  • 鱼类:检出7种,以鳀鱼(93.66%)和Jaydia lineata(5.03%)为主。
  • 头足类:检出6种,以Lusepiola birostrata占绝对优势。
  • 甲壳类:检出42种,包括Acetes japonicus等。
灰鲳(P. cinereus
  • 鱼类:检出2种,以Encrasicholina punctifer(98.53%)为主。
  • 头足类:未检出。
  • 甲壳类:检出26种,以Acetes chinensis(中国毛虾)为主。
总体特征:甲壳类在三种鲳鱼胃含物中物种数均最多(占比>60%),占据主导营养地位。银鲳与斑点鲳共享部分优势饵料(如鳀鱼、Lusepiola birostrata),反映了其同域分布;灰鲳食性则呈现南海区域特色。
Pampus.">

讨论

引物选择考量

本研究选用经过广泛验证的Mifish、Crust16S和CephMLS三组引物,它们在覆盖范围与分类准确性间取得了较好平衡。COI引物因数据库覆盖不全和扩增偏好可能漏检,18S引物则分辨率较低且扩增长度不适于二代测序。

胃含物结果分析

鲳鱼胃含物因消化结构特殊常呈食糜状,传统方法难以鉴定。eDNA技术有效克服此限制,首次系统揭示了三种鲳鱼的详细食性。甲壳类多样性最高,与早期形态学研究结论一致,验证了eDNA技术的可靠性。食性差异体现了栖息地饵料生物组成的差异:黄海区域的银鲳和斑点鲳胃中含黄海优势鱼种(如鳀鱼)和头足类(如Sepiola birostrata);南海的灰鲳则主要以南海优势鳀科鱼类(Encrasicholina punctifer)为食。这表明通过鲳鱼胃含物eDNA分析可间接反映其栖息水域的饵料生物组成。

与传统检测方法的比较

与传统解剖法和稳定碳氮同位素技术相比,eDNA方法在样本量较小的情况下展现出显著优势。例如,对银鲳的分析显示,eDNA检出甲壳类48种、头足类8种、鱼类21种,远多于传统方法(甲壳类17种、头足类1种、鱼类0种)和同位素方法(甲壳类7种、头足类1种、鱼类0种)。eDNA技术不依赖形态完整性,无需预先假设饵料组成,可直接获取物种级信息,更精确地定位鲳鱼在海洋食物网中的营养位置。

结论

本研究成功应用eDNA高通量测序技术解析了三种鲳鱼的胃含物组成,证实甲壳类是其最重要的饵料类群,并揭示了种间食性差异与地理分布的关联。该技术克服了传统方法的局限性,为深入研究鲳属鱼类及其他具有特殊消化结构鱼类的营养生态学提供了高效、精准的新方法,对海洋食物网结构和渔业资源管理具有重要科学意义。
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