环境DNA与环境RNA宏条形码技术在哥伦比亚圣安德烈斯岛周边海洋生物多样性评估中的互补性洞见

环境DNA（eDNA）宏条形码分析已成为海洋生物多样性监测的核心方法之一，但其回收遗传物质时并不区分生物体是否存活，因此可能混淆历史群落信号与当代群落信号。环境RNA（eRNA）来源于稳定性较低的核糖核酸，被假设更偏向于反映代谢活跃的生物体，因此可能提供对现存活体群落具有更高时间分辨率的“快照”。本文在哥伦比亚圣安德烈斯岛周边的热带海洋景观中，对eDNA/eRNA配对宏条形码分析进行了比较，分析了19个同步采样点，这些点位涵盖珊瑚礁、红树林、海草床、沉船遗址、天然井以及海岸基础设施。就我们所知，这是首个在原位、生态系统尺度上开展的eDNA/eRNA配对调查，针对热带海洋系统中多个自然栖息地类型的广泛真核生物群落进行比较，将中尺度生态系统实验和淡水环境中的相关研究（如 Giroux 等，2022）拓展到了野外情境。利用由NatureMetrics处理的COI区域扩增子测序，我们在这19个配对样点中共检测到1,944个操作分类单元（OTU）。其中，1,015个（52.2%）由两种方法共同检出，305个（15.7%）为eDNA特有，624个（32.1%）为eRNA特有。eRNA特有部分在分类学上富集了若干类群，包括硅藻（硅藻纲，隶属于赭色植物门）、纤毛虫及其他原生生物。配对Wilcoxon符号秩检验表明，与eDNA相比，eRNA检出的OTU丰富度显著更高（中位数239对207；W = 36，p = 0.016），Shannon多样性也显著更高（中位数3.64对3.38；W = 40，p = 0.026）。配对样本间每个站点的Jaccard相似性均值为0.40，表明两种方法在稀有分类单元组成上的回收结果存在较大更替。基于Bray-Curtis差异的主坐标分析显示，栖息地类型对按丰度加权的群落组成具有结构性影响（PERMANOVA，F = 2.49，p = 0.001），而分子方法本身则无显著影响（F = 1.37，p = 0.107）。PERMDISP检验发现，两种方法之间的多变量离散度是同质的（F = 0.01，p = 0.92），进一步支持不存在方法效应；但不同栖息地之间存在显著的离散度异质性（F = 24.0，p 95%）都落在两种方法共享的OTU中，因此方法特有检出主要由稀有分类单元构成。我们讨论了eRNA在海洋监测中的互补价值，其中海草栖息地——在该环境中eRNA减少了陆生植物材料造成的掩蔽效应——是最明确的应用场景；我们也提出，应将eRNA纳入常规监测项目，但这是建议而非强制性规范。

环境DNA与环境RNA宏条形码分析对哥伦比亚圣安德烈斯岛周边海洋生物多样性评估的互补性见解

摘要

环境DNA（eDNA）宏条形码分析已成为海洋生物多样性监测的基石方法，但其回收遗传物质时并不区分生物体是否具有活性，因此可能混淆历史性与当代群落信号。环境RNA（eRNA）源自稳定性较低的核糖核酸，研究假设其更偏向于反映代谢活跃的生物体，因而能够提供对现存生物群落在时间上分辨率更高的快照。在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。

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🏷️ 环境DNA 环境RNA 宏条形码 海洋生物多样性 热带海洋生态 群落组成