eDNA精準(zhǔn)生物監(jiān)測工程化裝備二次開發(fā)與推廣應(yīng)用
環(huán)境DNA技術(shù)是21世紀(jì)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域革新性技術(shù)之一,該技術(shù)打破了傳統(tǒng)生物監(jiān)測的局限,對生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)類群物種組成和豐度的準(zhǔn)確解析,為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性評估和生態(tài)健康診斷提供了新的方向,也為相關(guān)部門落實(shí)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目開發(fā)了一系列基于環(huán)境DNA的水生態(tài)健康監(jiān)測相關(guān)產(chǎn)品及整套污染診斷解決方案。該技術(shù)旨在針對飲用水源、受納水體、景觀水體、污水處理廠等,通過新型生物多樣性評估技術(shù)快速準(zhǔn)確計(jì)算出生態(tài)受損范圍和程度,結(jié)合環(huán)境污染物診斷關(guān)鍵致毒物質(zhì),制定針對性環(huán)境修復(fù)方案。整套解決方案的創(chuàng)新點(diǎn):1.開發(fā)了一種全新的環(huán)境DNA生物檢測技術(shù)工藝包,用于物種多樣性調(diào)查、入侵物種檢測、瀕危物種檢測等生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域,該技術(shù)完全擺脫了當(dāng)下基于生物形態(tài)區(qū)分物種的枷鎖,利用物種基因序列差異對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)小到微生物,大到魚類、哺乳動物等進(jìn)行快速“無創(chuàng)式”健康體檢,實(shí)現(xiàn)檢測過程數(shù)字化和物種識別智能化,全面了解生態(tài)系統(tǒng)的自然生物資源。該技術(shù)和傳統(tǒng)方法相比,物種多樣性檢測效率提高300%,檢測成本下降60%,檢測準(zhǔn)確性提高30%;2.發(fā)明了一套新型的生物毒性評估方法和診斷設(shè)備,可實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄水生生物在水體中的生理反應(yīng)和行為。通過受試生物的行為表現(xiàn)判斷水體是否有毒以及致毒物質(zhì)的種類,真實(shí)監(jiān)測和評估化學(xué)污染物進(jìn)入水體后對水生生物的急慢性影響,最后在實(shí)驗(yàn)室中可以對現(xiàn)場富集在吸附柱里的樣品進(jìn)行洗脫準(zhǔn)確分析出為何種致毒物質(zhì),從而進(jìn)行更高層次的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及事故責(zé)任鑒定。
南京大學(xué)生態(tài)毒理與健康風(fēng)險(xiǎn)團(tuán)隊(duì)在2012年就開始進(jìn)行DNA宏條形碼相關(guān)研究,開發(fā)了一系列分子生物監(jiān)測的方法,監(jiān)測領(lǐng)域涵蓋微生物、浮游植物、浮游動物、底棲動物和魚類等群落,具備深厚的技術(shù)積累。目前團(tuán)隊(duì)申請國家發(fā)明專利19項(xiàng),授權(quán)美國專利1項(xiàng),軟件著作權(quán)5項(xiàng),覆蓋涵蓋技術(shù)方法、物種數(shù)據(jù)庫和 eDNA大數(shù)據(jù)分析算法3大核心方面。同時(shí),本團(tuán)隊(duì)多次承辦或聯(lián)合承辦國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的大型培訓(xùn),包括2019年全國監(jiān)測系統(tǒng)培訓(xùn)、2020年全國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)站長培訓(xùn)班、2020年南水北調(diào)中線局河南分局培訓(xùn)等多次培訓(xùn)。團(tuán)隊(duì)2019年開始帶頭舉辦國家年度eDNA會議,目前已成功舉辦2屆會議,邀請領(lǐng)域?qū)<遗c行業(yè)相關(guān)人士與會討論eDNA技術(shù)更新與應(yīng)用推廣,獲得業(yè)內(nèi)一致好評。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也多次受到主流媒體報(bào)道,包括央視新聞聯(lián)播、南京日報(bào)、江蘇科技報(bào)、紫金山新聞等。團(tuán)隊(duì)已在2020年開展了“中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)”的立項(xiàng)工作,將環(huán)境DNA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化,為產(chǎn)品市場化提供重要保障。
南京大學(xué)
2021-05-10