摘要:环境DNA(eDNA)检测技术正成为生物多样性研究的革命性工具。这项技术通过提取分析生物体散落在土壤、水体甚至大气中的微量DNA片段,即可精准识别物种踪迹,重构生态群落图谱。相较于传统人工普查,其非侵入性、高灵敏度和规模化应用潜力,使之在全球科研领域迅速普及。
本文来源于“海洋与湿地”(OceanWetlands):
作者:戴秉国(日本北海道大学环境科学博士)
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环境DNA(eDNA)检测技术正成为生物多样性研究的革命性工具。这项技术通过提取分析生物体散落在土壤、水体甚至大气中的微量DNA片段,即可精准识别物种踪迹,重构生态群落图谱。相较于传统人工普查,其非侵入性、高灵敏度和规模化应用潜力,使之在全球科研领域迅速普及。
1. 成立背景
日本在环境DNA应用研究领域占据先发优势。早在约10年前,日本学界就涌现了最早一批环境DNA领域的学者,井喷式地发表了使用和讨论环境DNA技术的研究论文,极大地推动了环境DNA技术在日本的早期应用和发展。
在学术共同体快速形成的背景下,日本环境DNA学会于2018年4月正式成立,成员单位涵盖北海道大学、东北大学、东京大学、京都大学、神户大学、九州大学、国立环境研究所等日本国内顶尖学术机构。截至2023年度末,日本环境DNA学会共有普通会员206人,学生会员43人,赞助会员31团体。
环境DNA学会成员主要所属高校
担任首任会长的日本东北大学近藤伦生(KONDO Michio)教授在公开信中指出环境DNA作为新兴技术在解决生态系统面临的挑战的巨大潜力:
「目前,我们正直面包含“人类与生态系统关系”在内的各个方面的重要问题。作为地球上的一个物种,(人类)与其他物种同样高度依赖生态系统提供的服务。但同时,由于人类活动(如过度捕捞和栖息地破坏)生态系统发生重大变化,导致生态系统服务已经恶化到威胁我们生存的地步。我们如何促进生态系统的可持续利用?我们如何保护生物多样性?我们应该如何管理生物资源?这些问题影响着我们所有人,我们拖延寻找解决方案的时间越长,问题就越难解决,因此我们必须迅速采取行动。
环境DNA技术可以从水和土壤等环境中的生物DNA中获取生态信息,是观测生态系统的有力方法。近年来,随着研究取得显著进展,人们逐渐认识到,利用环境DNA技术可以获得有关生态系统现状、变化趋势以及人类行为影响的重要信息。此外,社会对这项技术的兴趣也与日俱增。包括报纸、电视和杂志在内的各种媒体都在报道环境DNA技术,这反映出人们对环境DNA技术的巨大期望。通过进一步开展研究并促进其在社会中的应用,我们也许能够解决围绕人类与生态系统之间关系的各种问题。」(作者译,有节选)
2. 技术推广
自2018年东京首会以来,日本环境DNA学会相继在神户、札幌、大津、筑波等地成功召开年度学术大会,同步于日本国内多所高校及科研院所巡回开展环境DNA应用技术研修班、公众科普座谈会等特色活动。该学会尤为重视青少年科学素养培育,历届大会均设有高中生学术成果展示专场。通过构建“学界-公众-未来人才”三位一体的传播体系,不仅使环境DNA技术从实验室迅速渗透至生态治理、渔业资源监测等民生领域,更在基础科研与社会应用之间搭建起高效转化通道。这种开放包容的学术生态,既培植了学术成果转化的社会土壤,也储备了新生代科研力量。
2024年在筑波市举办的环境DNA技术公开座谈会海报
学会主要成员陆续出版了多本著作,系统介绍了环境DNA技术、发展、案例、前景。如由环境DNA学会策划、土居秀幸和近藤伦生于2021年合著出版的《环境DNA——解读生态系统的真姿》以及源利文于2022年出版的《环境DNA入门——漂浮的基因诉说着什么》。
在日本环境DNA学会的官方网站上,还免费公布了由环境DNA学会环境DNA技术标准化委员会为主要编撰者的《环境DNA调查实验手册》(以下简称《手册》)。该《手册》对于环境DNA技术的概述、调查地点的选取、水样采集和过滤、DNA提取、DNA分析等环境DNA技术细节进行了图文并茂的介绍,极大地推动了环境DNA技术在日本的普及和标准化。由于环境DNA技术的发展日新月异,该《手册》也时常基于最近的研究对研究方法和技术予以更新,目前最新版本为2024年8月第3次修改的3.0版本。环境DNA学会配合该《手册》,在北海道大学校园内录制了水样采集、过滤和metabarcoding分析的操作示范视频,总时长约两小时的视频也免费发布在网络视频平台上。
3. 国际化进展
2022年11月,环境DNA学会理事改组换届。根据选举结果,会长由神户大学源利文(MINAMOTO Toshifumi)教授接任。源利文教授与中国颇有渊源,曾参与洱海、滇池等高原湖泊、以及舟山近海等水域生态系统研究,参与发表过多篇有关中国生态学课题的中、英文研究论文。源利文教授在继任公开信中也强调了开展环境DNA国际合作的重要性:
「环境DNA研究和分析迅速发展,但该技术是否能够成为真正对社会有用的技术,取决于我们发展该技术的方式。例如,如果我们发展环境DNA的方式方向过于独特,就像日本的翻盖手机一样,该技术就会与世界其他地区脱节。即使我们获得了大量数据,也会出现无法与国际同行的研究进行比较的问题。为了防止这种情况,我们需要促进国际合作。(中略)促进学会成员多样性也是本学会国际化和国际合作的关键。」(作者译,有节选)
日本环境DNA学会近来的工作越来越注重环境DNA技术在国际上的推广。不论是环境DNA学会的官方网站、X等社交平台,还是发布的新闻简报等各类文字资料,均同时使用日语和英语两种语言。
环境DNA学会官方网站首页(日英双语)
环境DNA学会官方X首页
2019年日本环境DNA学会联合Wiley出版社创办了开源国际英文学术期刊《Environmental DNA》。2024年该刊共刊登文章131篇,获得超45万次的浏览量。但遗憾的是,该杂志似乎尚未受到中国学界的重视,2024年中国学者以作者身份在杂志发表文章的占比低于未进入前五,低于美国(21%)、加拿大(13%)、澳大利亚(11%)、英国(11%)及德国(7%),且该杂志的中国读者占比也仅占全世界读者的6%。
日本环境DNA学会当前正在推进环境DNA样本采集和保存的标准化工作,基于ISO/TC 147/SC 5/WG 13根据欧盟标准对环境DNA样本采集和保存标准推动实现ISO标准化。学会6名核心成员被任命为环境DNA规格开发(ISO17805)专家;另外正在和国际环境DNA标准化特别工作组(iESTF)共同就数项内容进行研讨。
日本环境DNA学会还积极寻求与国际其他地区环境DNA学会的合作和联系,正在推动与南方eDNA学会(Southern eDNA Society)的联动。会长源利文教授于2025年2月受邀在第2届澳大利亚和新西兰环境DNA大会(2nd Australian & New Zealand eDNA Conference)做了主题汇报。
4. 机会与资源
日本环境DNA学会的入会未限定申请人工作单位或所在地区,包括中国在内的世界各地学者均可尝试申请入会。普通会员的年会费为每人10000日元(约500元),学生会员为每人3000日元(约150元),赞助会员为每机构50000日元(约2500元)。成为学会会员后,可在年度环境DNA学会大会上进行汇报,同时享受《Environmental DNA》期刊出版费优惠。
第8届环境DNA学会将于2025年12月10日至13日在山口县山口市KDDI维新会堂(KDDI Ishin Hall)举行。从日本各主要都市乘坐新干线至新山口站(Shin-Yamaguchi Station)即可步行直达会场。
《环境DNA调查实验手册》的英文版译文也在学会的官方网站全文刊登,并给出了引用格式,感兴趣的读者可以前往下载参考。
01
参考资料来源:
英文网站:https://ednasociety.org/en/
日文网站:https://ednasociety.org/
官方X账号:@eDNA_Society
02
图片来源:
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/26374943
(注:本文仅代表资讯,不代表平台观点。欢迎留言、讨论。)
作者 | 戴秉国
审核 | Samantha、Linda
排版 | 绿叶
关于作者
戴秉国,国家公派出国留学人员,毕业于日本北海道大学,获环境科学博士学位。研究方向为生物多样性和湿地生态学。以淡水鱼类为主要研究类群,致力于开发生态数据分析的定量方法,通过创新性的统计分析手段探索生态系统结构和维持机制。
野外调查足迹横跨北纬10°至60°的北半球典型水域,涵盖包括:泰国诗娜卡琳水坝(Srinakharin Dam)及美功河(Mae Klong River)全流域;中国长江下游菜子湖等通江湖泊群、滁河与淮河(含沂河)全流域;日本北海道石狩川(Ishikari River)流域、十胜川(Tokachi River)流域、朱鞠内湖(Lake Shumarinai)、大沼湖(Lake Ōnuma);瑞典维纳恩湖(Lake Vänern)等在内的国内外生态学研究热点地区,具有丰富的生态调查与野外观测经验。迄今已主持日本竞争性研究资金资助科研项目1项,发表中英文研究论文10篇。
引
用
本
文
戴秉国. 日本环境DNA学会的成立、发展与国际化. 海洋与湿地. 2025-03-12
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来源:中国绿发会