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动物COI（线粒体细胞色素氧化酶I）环境DNA（eDNA）宏条形码技术正越来越多地用于评估土壤等复杂基质中的生物多样性。然而，由于第二代测序平台存在读长限制，研究中通常使用迷你条形码而非完整条形码区域。长读长测序技术现已能够恢复全长条形码序列，并且更常用于微生物研究，但其在动物标准COI全长条形码区域宏条形码分析中的应用仍然有限。 在本研究中，我们比较了三组COI扩增子——313 bp、660 bp和1,256 bp——这些扩增子均来自土壤eDNA样品，并分别采用Illumina和PacBio平台测序，以评估它们的总体一致性、识别核线粒体DNA片段（NUMTs）和嵌合体的有效性，以及各自的分类学分辨率。长读长数据集表现出更高的NUMTs和真实嵌合体识别率，表明较长序列能够提升对COI宏条形码数据中噪声的检测能力，从而减少伪分类单元的出现。313 bp与660 bp数据集在分类鉴定置信度方面相近，而将扩增子延伸至标准COI条形码区域之外（1,256 bp）则降低了鉴定置信度，这可能是因为更长的读段延伸到了条形码参考数据库中代表性不足的区域。尽管660 bp数据集的测序深度显著较低，但其每个样品恢复的OTU丰富度与Illumina 313 bp扩增子组相比并无显著差异。同样，不同样品之间的关系在所检测到的OTU群落中呈现出高度相关性，表明短扩增子与长扩增子能够得出一致的生态学解释。 我们认为，标准约658 bp的COI条形码是基于eDNA的土壤动物宏条形码分析的最佳标记，能够在目标序列恢复、伪影检测、分类学鉴定和生态学可解释性之间取得平衡。随着COI eDNA宏条形码技术在生物多样性评估中的应用日益广泛，并不断被纳入大规模监测计划，本研究为提高土壤动物群落生物监测的稳健性提供了方法学指导。
动物COI（线粒体细胞色素氧化酶I）环境DNA（eDNA）宏条形码分析日益被用于评估土壤等复杂基质中的生物多样性。然而，由于第二代测序平台的读长限制，研究中通常使用迷你条形码而非完整条形码区域。长读长测序技术如今已能够恢复全长条形码序列，并且更常用于微生物研究，但其在动物全长标准COI条形码区域宏条形码分析中的应用仍然有限。在本研究中，我们比较了三组COI扩增子——313 bp、660 bp和1,256 bp——这些扩增子均来源于土壤eDNA样品，并分别使用Illumina和PacBio平台进行测序，以评估它们的总体一致性、识别核线粒体DNA片段（NUMTs）和嵌合体的有效性，以及各自的分类分辨率。长读长数据集表现出更高的NUMTs和真实嵌合体识别率，这表明更长的序列能够改善COI宏条形码数据中噪声的检测，从而减少伪分类单元的出现。313 bp与660 bp数据集在分类赋值置信度方面相似，而将扩增子延伸至标准COI条形码区域之外（1,256 bp）则降低了置信度，这很可能是因为更长的读段延伸至条形码参考数据库中代表性不足的区域。尽管660 bp数据集的测序深度显著较低，但其每个样本恢复的OTU丰富度与Illumina 313 bp扩增子组相比并无显著差异。同样，在检测到的OTU群落中，样本间关系在不同数据集之间表现出很强的相关性，表明短扩增子与长扩增子能够得出一致的生态学解释。我们得出结论，标准约658 bp的COI条形码是用于土壤动物eDNA宏条形码分析的最优标记，能够在目标序列恢复、伪影检测、分类赋值和生态学可解释性之间取得平衡。随着COI eDNA宏条形码分析在生物多样性评估中的应用日益广泛，并越来越多地被大型监测计划所采用，本研究为提高土壤动物群落生物监测的稳健性提供了方法学指导。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.03.736260v1?rss=1
🏷️ eDNA宏条形码 COI条形码 长读长测序 去噪分析 土壤生物多样性 生物监测