基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器及被动采样方法技术

本发明专利技术公开一种基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器及被动采样方法，涉及生物及环境科学领域，该eDNA固态被动采样器选用玻璃纤维滤膜作为被动采样的核心功能组件，可以广泛应用于室内或野外自然水环境中DNA的采集，适用于水生生物、水体微生物及病原体DNA的快速吸附与检测，降低了采样的复杂程度和成本，提升了适用性。了适用性。了适用性。

【技术实现步骤摘要】
基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器及被动采样方法


[0001]本专利技术涉及生物及环境科学领域，具体为一种基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器及被动采样方法。

技术介绍

[0002]目前，全球水生生态系统受到严重威胁，水生生物多样性正在急剧下降
[1,2]。从1970到2016年，全球脊椎动物种群规模平均下降了68％，其中淡水野生动物种群数量减幅高达84％
[3]。水生生态系统为人类生存与发展提供了多项服务，包括饮用水、食物供给、医药与工农业用水、水力发电、水上交通运输、文化与旅游、气候调节、物质循环等
[4,5]。人类对水资源的不合理与过度利用如围湖造田、污水不达标排放、农药化肥用量的增加、过度捕捞、随意放生等，直接或间接地导致了栖息地退化与丧失、生物多样性下降、水体污染、富营养化、生物入侵等问题
[2,6,7]。
[0003]为了缓解生态系统面临的威胁与实现对濒危物种的有效保护，生物研究者及环境管理者需要获取物种高分辨率的时间和空间分布信息、栖息地使用状况，进行长期监控并制定有效的管理与保护对策
[8,9]。对于濒危物种或早期入侵物种检测，因其种群数量少、活动隐秘等特点，面临着探测效率低的困境。传统的直接捕捉或陷阱诱捕方法存在着损伤性、效率低、成本高等缺陷
[10]。环境DNA(environmental DNA，缩写eDNA)方法的出现缓解了这一困境。利用eDNA监测濒危物种是一种成本效益高、非损伤性的调查方法，可以快速有效地获取水生生态系统中的物种分布信息
[11,12]。eDNA已成功应用于脊椎、无脊椎动物与藻类等的研究，包括生物多样性调查、濒危物种检测、入侵物种监测等。其中对脊椎动物的研究包括鱼类、两栖类、哺乳类、鸟类等，对无脊椎动物的研究包括节肢动物、甲壳动物、软体动物等
[13
‑
18]。由于多种动物及水体本身也是各类病原物的载体，因此eDNA技术也逐渐被用于多种人类和动物传染性病原和寄生虫的检测，如对血吸虫、肠道线虫、多种病毒等的检测，为掌握病原的传播途径和范围提供信息，推动了对这些传染病的早期预警和治疗
[19,20]。
[0004]在eDNA技术应用到生物监测的快速发展过程中，也伴随着问题与质疑的出现。由于各实验室采样、实验、分析方法等不统一，导致即使是在同一生态系统进行的eDNA研究互相之间缺乏可比较性
[21]。其中eDNA采集是各研究间差异最大的步骤之一。eDNA用于研究非微生物的动植物起步较晚，发展至今仅10年左右，相关技术远未达到成熟阶段，很多技术步骤仍处于探索优化之中。eDNA目前广泛使用的采集方法是主动采样方法，即通过抽滤或者人工加压的方式对所采集的水样进行主动过滤，需要耗费大量时间进行样品采集
[16]。例如专利CN114047036A公开了一种溶洞水环境DNA样品的现场采集方法，是通过人工挤压注射器实现过滤。不同研究过滤的水样体积差异很大，使用的过滤方法(滤膜、抽滤器等)不一致，水样浑浊或抽滤水样体积较大时容易造成堵塞，并带入杂质，造成eDNA损失。基于目前的过滤采样方式，如果不能及时对水样进行过滤处理，水样的保存与运输过程容易导致eDNA污染、降解，严重影响检测精度和准确性
[22,23]。因此，需要优化与标准化eDNA的采样方法，从而获取可靠的检测数据。
[0005]开发操作简便、环境友好、成本效益高且能标准化生产的eDNA采样器，对于水生生态系统eDNA的研究具有重要意义。一方面，经济实惠、环境友好型的简易采样器可以促进eDNA研究的发展，降低进行eDNA研究的入门门槛，减少eDNA降解及样品之间的eDNA污染，便于基于eDNA技术开展更为广泛的生物调查和研究；另一方面，标准化采样器有助于解决目前eDNA研究采集方法不统一的问题，使不同国家地区的eDNA研究之间易于进行空间上的横向比较，同一研究地点的eDNA研究能够有效进行时间尺度上的纵向比较。

技术实现思路

[0006]为了克服现有过滤法富集eDNA方法的缺陷，本专利技术提供一种使用简易、可操作性强、标准化的eDNA固态被动采样器，用于实现水环境中DNA的有效吸附和富集，可以广泛应用于室内或野外自然水环境中DNA的采集，适用于水生生物、水体微生物及病原体(细菌、病毒等)DNA的快速吸附与检测，为相关研究或检测提供一种新型高效的被动采样方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器，包括：玻璃纤维滤膜、透水网袋、悬挂线和铅坠，其中玻璃纤维滤膜装设于网袋内，悬挂线中间部位连接网袋并于一端连接铅坠。
[0009]进一步地，玻璃纤维滤膜的孔径为0.7μm。
[0010]进一步地，网袋材质选用PET无纺布，通过尼龙线束口。
[0011]进一步地，悬挂线选用尼龙线。
[0012]进一步地，铅坠上设有挂钩，该挂钩用于连接悬挂线。
[0013]一种基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样方法，包括以下步骤：
[0014]采样时，使用所述eDNA固态被动采样器对待采样的水体进行eDNA收集，其中将装有玻璃纤维滤膜的网袋浸入水体中，将悬挂线固定于岸边物体或浮标上，铅坠于水体中对网袋进行牵制；
[0015]采样结束后，从网袋中取出玻璃纤维滤膜，并置于无菌密封袋内冷冻保存。
[0016]进一步地，对水体的采样时间为8
‑
72小时。
[0017]本专利技术的创新和优点说明：
[0018]一、正如
技术介绍
中所言，eDNA用于研究非微生物的动植物起步较晚，目前主要是采用主动采样的方法，存在诸多的弊端；而水中eDNA被动采样方法近两年才有相关研究，但是由于不提供外力的限制，选用何种材料才能达到被动采样的效果目前仍在继续研究中。为克服现有技术的缺陷，专利技术人对12种吸附材料进行了系统性地测试和筛选，发现玻璃纤维滤膜的eDNA被动采样效果最佳(对比数据见下文)，eDNA被动采样选用这种材料未见诸于论文、期刊等文献上。
[0019]二、专利技术人经过研究后选用玻璃纤维滤膜作为eDNA固态被动器的核心组件，基于此对已公开专利进行了检索，技术最接近的已公开专利CN104568680A、CN105368949A、CN114047036A、CN112763284A尽管都用到了玻璃纤维滤膜进行采样，但是CN104568680A、CN105368949A、CN114047036A都是主动采样，需要抽滤装置或人工压力，都存在主动采样的弊端；而CN112763284A虽然是被动采样，但是是对空气进行采样，而不是对水体采样。进一步地，CN104568680A、CN105368949A、CN112763284A都是对空气中的的微生物或污染物颗粒
采样，而不是对水体中的eDNA采样，可见采样环境和采样对象都与本专利技术完全不同；而CN114047036A是对溶洞水中鱼类eDNA进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于玻璃纤维膜的eDNA固态被动采样器，其特征在于，包括：玻璃纤维滤膜、透水网袋、悬挂线和铅坠，其中玻璃纤维滤膜装设于网袋内，悬挂线中间部位连接网袋并于一端连接铅坠。2.如权利要求1所述的eDNA固态被动采样器，其特征在于，玻璃纤维滤膜的孔径为0.7μm。3.如权利要求1所述的eDNA固态被动采样器，其特征在于，网袋材质选用PET无纺布，通过尼龙线束口。4.如权利要求1所述的eDNA固态被动采样器，其特征在于，悬挂线选用尼龙线。5.如权利要求1所述的eDNA固态被动采样器，其特征在于，铅坠上设有挂钩，该挂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚蒙，陈晓宇，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：