通过藻类的DNA追踪水污染

2019-12-17 246藻类

通过藻类的DNA追踪水污染,硅藻是一种单细胞藻类,对影响其水生环境的变化特别敏感。这就是为什么它们被用作水质生物监测的生物指标。然而,对河流样品进行显微鉴定需要大量的时间和技术。来自瑞士日内瓦大学(UNIGE)的生物学家已经成功地建立了一个水质指数,该指数仅仅基于样本中硅藻的DNA序列,而不需要用肉眼来识别每个物种。这项研究发表在《分子生态资源》杂志上,它提供了一种革命性的工具,可以同时处理大量样本,从而在更短的时间内以更低的成本覆盖监测地点。

利用不同的生物指标来评价人类活动对河流的污染程度。后者反映了河流的生态状况,基于生物指标的数量和多样性,由于它们的生态偏好和对污染的容忍度。这就是硅藻的例子,硅藻是一种由硅骨架包围的单个细胞组成的藻类,被欧盟和瑞士推荐为河流和湖泊的理想生物指标之一。

我们河流的水质是由瑞士硅藻指数(DI-CH)决定的,它的价值决定了生态状况。“然而,对每个样本中存在的不同物种进行形态鉴定,已不能满足为保护水生环境而采取的迅速和可靠的生物评估措施的需要。这就是为什么我们尝试开发一种新方法的原因。

DNA序列作为生物指标:通过藻类的DNA追踪水污染

在与日内瓦水生态服务(SECOE)和位于瑞士拉绍德-冯兹的PhycoEco环境办公室的合作中,研究人员分析了在瑞士不同河流中采集的大约90个样本,并使用DI-CH确定了它们的生态状态。因此,他们建立了一个参考系统,以验证正在开发的分子指数。后者是基于DNA序列特征的所有硅藻物种可能存在于这些样本。

“每个样本中显示的整个DNA序列符合特定的DI-CH质量指数。此外,每个被识别的序列具有不同的分布,并且从一个样本到另一个样本的检测量是可变的。通过整合所有这些数据,我们能够计算出每个序列的生态价值,而不必确定它所属的物种,”日内瓦小组成员、该研究的第一作者Laure Apotheloz-Perret-Gentil解释说。

为环境量身定做的分子指数

通过藻类的DNA追踪水污染,这种方法使得利用所有这些生态价值来确定水的质量成为可能。“我们对近80%样本的评估是正确的,这是非常令人鼓舞的。增加样本的数量和多样性,将使我们能够校准我们的方法,为未来的常规、大规模的分析。

在记录时间和降低成本的情况下同步处理大量样本并不是这个新工具的唯一优点。UNIGE的生物学家开发的分子指数可以很容易地应用于其他单细胞生物指标组:这是监测各种类型水生生态系统的主要资产。

引用

University of Geneva. "Tracking down water pollution through DNA of algae." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 April 2017.
www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170418114344.htm.

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