基于eDNA分析技术的陕西湑水河流域内川陕哲罗鲑种群分布动态监测

Sichuan Tainmen (Hucho bleekeri) is one of the Class Ⅱ protected species in China and was listed as CR on the IUCN Red List. Wild populations of the species declined severely since 1960s due to poaching and habitat destruction. Recently, Sichuan Tainmen was found in Xushui river in Shaanxi Province. In order to conserve this endangered species, it is important to study the distribution pattern of wild populations and determine environmental characteristics that associate with the presence of the animals. However, few studies have been conducted to addressing these issues. We proposed to survey on the distribution of Sichuan Tainmen using a new technique – environmental DNA (eDNA). We aim to: (1) develop an efficient protocol for detecting Sichuan Tainmen DNA from water samples; (2) use the eDNA method to survey distribution of Sichuan Tainmen in Xushui river basin, and determine key areas for the species conservation;(3) test the impact of ecological factors on the distribution patterns of Sichuan Tainmen and determine the most influential factors. We hypothesize that this study will greatly improve our knowledge of the current distribution of Sichuan Tainmen and its habitat requirements. Results of our study will provide basic information for conserving Sichuan Tainmen, and may help to establish a standard method for surveying other aquatic species.

川陕哲罗鲑是我国二级保护动物，在IUCN红色名录上被列为“极度濒危”。自上个世界60年代起，由于生境的恶化和过度捕捞，川陕哲罗鲑种群数量衰退，栖息地不断缩小，目前湑水河上游还有少量分布，处于极度濒危状况。研究川陕哲罗鲑种群分布现状及其影响因子，对于物种保护具有重要的意义。本研究拟以湑水河上游流域的川陕哲罗鲑为研究对象，旨在：(1)建立一套高效、操作简易的川陕哲罗鲑种群分布调查的水样eDNA分析程序； (2)利用eDNA分析技术调查分布区内川陕哲罗鲑分布的河段位置及格局，确定物种保护的重点和优先河段；（3）分析生态因子与种群分布的关系，确立影响种群分布的主要生态因子。项目不仅能为该物种的保育工作提供基础资料，同时为今后川陕哲罗鲑及其他水生生物的资源调查提供参考依据和技术支撑。

本研究以濒危物种川陕哲罗鲑为目标检测物种，通过对水样采集方法、水样采集量，水样eDNA提取方法、PCR扩增体系和扩增流程等成套技术流程的依次优化和标准化，确定了滤膜法、2L水样采集量、mtDNA分子标记、 DNeasy Tissue and Blood DNA extraction kit提取水样DNA，Taqman探针荧光检测等重要的操作方法，建立了一套完整的，可操作，结果可信的溪流水样eDNA分析程序。通过这一高效和标准化的实验流程，能够有效的提高水生（半水生）物种种群分布调查的工作效率，降低工作消耗，为进一步将eDNA分析技术应用于他水生生物的资源调查提供参考依据和技术支撑。. 2016年度-2018年度，采集了陕西境内川陕哲罗鲑传统分布区包括太白河、苏家沟、湑水河上游太白县段及其支流：包括湑水河干流，红水河、西太白河、核桃坪、大箭沟、小箭沟、猫耳沟、观音峡、石塔河、急屿河、黑匣子等13溪流的294个水样，利用Taqman探针检测水样eDNA中的川陕哲罗鲑的DNA，发现太白河的两个调查点的水样eDNA中存在川陕哲罗鲑的DNA，取自其他流域的水样均检测不到川陕哲罗鲑的DNA，说明太白河流域是目前这一地区仅存的川陕哲罗鲑栖息地。进一步通过计算发现川陕哲罗鲑在太白河这一河段的种群密度较低，仅为0.002kg/ m3，进一步证实了湑水河流域内的川陕哲罗鲑极度濒危的处境。. 2016年度-2018年度，在采集水样的同时，通过现场观察和测定，获得了夏季上述13溪流的 405个调查点的水温、酸碱度，氧化还原电位，电导率，浊度，溶氧，总固体溶解度，盐度，流速等水质因子数据及河岸高度、平滩宽度、水深、水面宽度、河床底质类型、河床植被类型、郁闭度、流速、河岸材质类型、改造程度、土地利用程度、剖面形态等河流生态因子数据。整合这405条地理位置信息，水质因子数据及河流生态因子数据，不仅能够展示出这一区域内众多河流的基本地形特征、夏季水文特征的大致面貌，同时能够为探索这一水域内川陕哲罗鲑的濒危机制提供线索，还能为未来进行川陕哲罗鲑野外种群的重建工作提供可靠地地理环境信息。