水環(huán)境eDNA解決方案——水環(huán)境eDNA便攜采集系統(tǒng)-生物調(diào)查物種入侵調(diào)查

前言：eDNA魚類種群采樣調(diào)查系統(tǒng)環(huán)境  DNA（environmental DNA, eDNA）是指可以從環(huán)境樣品（如水、土壤、空氣、冰芯等）中直接提取到的DNA 片段總和。eDNA  技術(shù)是近年來新出現(xiàn)的一種生物調(diào)查方法技術(shù)，由 包括eDNA 獲取、基因分析和結(jié)果分析 3 個(gè)部分組成。與傳統(tǒng)方法相比，eDNA  技術(shù)具有靈敏度高, 省時(shí)省力, 對(duì)調(diào)查對(duì)象無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，而且不要求調(diào)查人員具有傳統(tǒng)的生物識(shí)別及鑒定經(jīng)驗(yàn)。目前eDNA  技術(shù)已被應(yīng)用于目標(biāo)物種（如入侵物種、瀕危物種及其他稀有物種）"有無(wú)"的檢測(cè), 生物量的估測(cè)，在水生生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

應(yīng)用領(lǐng)域：魚類資源調(diào)查、微生物研究、入侵生物監(jiān)測(cè)預(yù)防、水生物保護(hù)（江豚、白鰭豚）、兩棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)。

一 硬件選擇  

1、便攜式eDNA采樣機(jī)

型號(hào)：Citizen

（便攜、操作簡(jiǎn)便、自封式濾膜*）

特點(diǎn)

無(wú)須培訓(xùn)，操作簡(jiǎn)單

快速過濾大體積水樣

可使用自封濾膜*

一鍵現(xiàn)場(chǎng)過濾

適配自封式濾膜

eDNA魚類種群采樣調(diào)查系統(tǒng)技術(shù)信息

水泵：空氣泵                          

攜帶方式：手提式

電壓：12V                              

eDNA保存時(shí)間：常溫＞90個(gè)自然日

電池壽命：8小時(shí)                      

抽濾速度：1L/min

容積：2L                              

電池類型：鉛酸蓄電池

管徑：0.25英寸

專用自封式濾膜：0.45μm,1.2μm，5μm  

材質(zhì)：PES或其他

2、移動(dòng)式eDNA采樣站

(移動(dòng)式采樣站點(diǎn)、多通道平行采樣、智能化采樣)

設(shè)備特點(diǎn)

可記錄采樣點(diǎn)流速、GPS、溫度等信息

內(nèi)置計(jì)算機(jī)，可導(dǎo)出采樣日志、為每個(gè)樣品標(biāo)注采樣編碼

采樣飽和后具有震動(dòng)反饋功能，可設(shè)置定量采水

具備遠(yuǎn)程藍(lán)牙遙控采水功能

可進(jìn)行多通道的同步采樣

自封濾膜（技術(shù)）：采用合成樹脂材料自動(dòng)對(duì)樣本進(jìn)行脫水處理，使DNA信息能在室溫下保存90天不降解（傳統(tǒng)采樣方式需要對(duì)樣品進(jìn)行乙醇加注、冷凍、防腐等措施，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，往往會(huì)在采樣點(diǎn)浪費(fèi)大量時(shí)間）

①降低污染——傳統(tǒng)樣品處理方式需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行防腐處理，會(huì)增加污染可能。

②提高DNA含量——與傳統(tǒng)使用乙醇相比，檢測(cè)到的DNA含量是其2倍。

③提高效率——現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需準(zhǔn)備乙醇及緩慢的過濾工作，無(wú)需準(zhǔn)備冷凍措施低溫保存樣品，即便是沒有相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人員即可快速上手實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的采樣工作。

技術(shù)信息：

最小流速：0.1 L/minute

最大流速：1.4 L/minute

最大采樣水樣量：999.9 L

容量精度：> 90% 0.1 L/分鐘

電池續(xù)航時(shí)間：≥8 小時(shí)

采樣點(diǎn) GPS 位置精度：2.5 米

濾膜材質(zhì)：PES

過濾器材質(zhì)：合成樹脂

采樣桿長(zhǎng)度：3 米(可延長(zhǎng)收攏)

遠(yuǎn)程遙控器續(xù)航：4 小時(shí)

采樣器重量：不超過 11kg

伸縮桿重量：不超過 4kg

采樣站構(gòu)成

1、智能化采樣站主機(jī)；

2、多通道采樣桿；

3、采樣軟管；

4、eDNA過濾器—自封式濾膜*；

5、鉛酸蓄電池—提供12小時(shí)續(xù)航時(shí)間；

6、GPS采樣坐標(biāo)定位儀。

背負(fù)式eDNA采樣器

型號(hào)：ESBL-BACKPACK

(背負(fù)式、移動(dòng)式采樣、多通道平行采樣、智能化采樣)

設(shè)備特點(diǎn)

支持背負(fù)式移動(dòng)采樣

可記錄采樣點(diǎn)流速、GPS、溫度等信息

內(nèi)置計(jì)算機(jī)，可導(dǎo)出采樣日志、為每個(gè)樣品標(biāo)注采樣編碼

采樣飽和后具有震動(dòng)反饋功能，可設(shè)置定量采水

具備遠(yuǎn)程藍(lán)牙遙控采水功能

可進(jìn)行伸縮式采樣——3米延長(zhǎng)桿

自封濾膜：采用合成樹脂材料自動(dòng)對(duì)樣本進(jìn)行脫水處理，使DNA信息能在室溫下保存90天不降解（傳統(tǒng)采樣方式需要對(duì)樣品進(jìn)行乙醇加注、冷凍、防腐等措施，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，往往會(huì)在采樣點(diǎn)浪費(fèi)大量時(shí)間）

①降低污染——傳統(tǒng)樣品處理方式需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行防腐處理，會(huì)增加污染可能。

②提高DNA含量——與傳統(tǒng)使用乙醇相比，檢測(cè)到的DNA含量是其2倍。

③提高效率——現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需準(zhǔn)備乙醇及緩慢的過濾工作，無(wú)需準(zhǔn)備冷凍措施低溫保存樣品，即便是沒有相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人員即可快速上手實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的采樣工作。

采樣器構(gòu)成

1. 背負(fù)式采樣機(jī)主機(jī)

2. 采樣軟管

3. 3米伸縮式采樣桿

4. 遠(yuǎn)程采水遙控器

5. 4 節(jié)5 號(hào)充電池和充電器

6. 9.6 伏鎳鎘充電池/充電器

7. Microtube 微管儲(chǔ)存箱

8. 系統(tǒng)使用快速入門簡(jiǎn)介

9. 過濾器—自封式濾膜

10. GPS采樣定位儀

二、耗材選擇

1、傳統(tǒng)濾膜過濾器——同時(shí)兼容上述eDNA專用采樣器(傳統(tǒng)濾膜)

介紹

傳統(tǒng)濾膜過濾器需要在現(xiàn)場(chǎng)采樣完后，穿戴無(wú)菌手套，用鑷子取出濾膜，加注緩沖保存液，在24小時(shí)內(nèi)低溫送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后續(xù)分析。

技術(shù)信息

壓力范圍：0~0.85bar

環(huán)境操作溫度：0~40℃

兼容采樣管徑：內(nèi)徑0.25英寸

濾膜孔徑：0.45微米,1.2微米,5微米

建議濾水量：1~10L

存儲(chǔ)溫度：22℃

外殼類型：封閉式錐形過濾殼體

2、自封式濾膜過濾器Self-preserving filter ——同時(shí)兼容上述eDNA專用采樣器(DNA獲取量為普通濾膜的2倍)

介紹

自封濾膜：采用合成樹脂材料自動(dòng)對(duì)樣本進(jìn)行脫水處理，使DNA信息能在室溫下保存90天不降解（傳統(tǒng)采樣方式需要對(duì)樣品進(jìn)行乙醇加注、冷凍、防腐等措施，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，往往會(huì)在采樣點(diǎn)浪費(fèi)大量時(shí)間）

優(yōu)點(diǎn)

①降低污染——傳統(tǒng)樣品處理方式需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行防腐處理，會(huì)增加污染可能。

②提高DNA含量——與傳統(tǒng)使用乙醇相比，檢測(cè)到的DNA含量是其2倍。

③提高效率——現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需準(zhǔn)備乙醇及緩慢的過濾工作，無(wú)需準(zhǔn)備冷凍措施低溫保存樣品，即便是沒有相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人員即可快速上手實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的采樣工作。

自封式濾膜的使用

三、eDNA實(shí)驗(yàn)室分析

樣品(q)PCR分析并出具報(bào)告

樣品分析由上海合作實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，用戶所使用的濾膜必須為廠家提供的自封式濾膜，郵寄至廠商接收點(diǎn)(常溫、無(wú)需使用乙醇等固定液)，2周內(nèi)即可獲取結(jié)題報(bào)告。

自封式濾膜可參閱文獻(xiàn)：

A self‐preserving, partially biodegradable eDNA filter

1、流程

環(huán)境DNA提取——設(shè)計(jì)合成引物接頭——PCR擴(kuò)增產(chǎn)物純化——PCR產(chǎn)物定量均一化——測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建——高通量測(cè)序——生成報(bào)告

2、樣品報(bào)告包括但不限于：

1）、物種多樣性統(tǒng)計(jì)

2）、物種組成分析

3）、群落比較分析

4）、捕撈數(shù)據(jù)一致性分析