研究揭示DNA提取方法對浮游生物群落研究結果的影響

　　浮游生物是湖泊與水庫生態系統的重要組成部分，在物質循環、污染物降解和水體自凈等方面發揮基礎和關鍵作用。浮游生物具有個體小、豐度高和極其復雜多樣的特點，導致其難觀測、難定量和難分析。長期以來，浮游生物群落生態研究嚴重依賴顯微觀測技術，隨著高通量DNA測序技術的發展和應用，微型浮游生物群落的研究迎來了一個嶄新的黃金時期。目前，DNA條形碼技術已經發展成為研究微型浮游生物群落的常規方法之一。越來越多的研究表明高通量DNA測序技術能夠檢測到極高的物種多樣性，更細致地分析浮游生物群落動態變化，已成功應用于研究群落構建過程與機制、解答新的生態學問題。特別是，近年來大量低豐度、多樣性極高的稀有微型浮游生物被發現和認知，稀有種研究已成為微生物生態領域新興的學科前沿。然而，目前國際上并沒有一種公認的、統一的DNA提取標準方法，不同學者往往使用不同的DNA提取方法，微型浮游生物DNA提取方法的選取對物種多樣性、群落組成等結果的影響依然缺乏定量評估和深刻認識。

　　中國科學院城市環境研究所水生態健康研究組（楊軍團隊）以水庫浮游生物群落為例，評估了5種常用的DNA提取試劑盒對浮游生物多樣性、群落組成、結果重復性的影響。研究表明：不同的DNA提取方法對真核浮游生物的α多樣性無顯著影響，而對浮游細菌的α多樣性有顯著的影響；在“種”和門的分類階元水平上，不同DNA提取方法對少量特定的浮游微生物有顯著的影響。與優勢類群相比，稀有類群結果受到不同試劑盒的影響較大，且結果的重復性相對較低；去除低豐度的OTUs后，不同DNA提取方法獲得的結果可比性顯著提高。此外，研究結果的重復性在一定程度上也受到DNA序列測序深度的影響。總的來說，該研究系統評估了淡水微型浮游生物群落研究結果受不同DNA提取方法的影響，為基于不同DNA提取方法研究浮游生物的結果比較，及未來基于DNA序列的生態學研究實驗提供了有價值的參考。

　　研究成果以Rare plankton subcommunities are far more affected by DNA extraction kits than abundant plankton 為題發表在微生物領域國際期刊Frontiers in Microbiology, 2019, 10: 454。博士生劉敏為第一作者，楊軍為通訊作者。該研究得到中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金和廈門市科技計劃項目的資助。

DNA提取方法對浮游生物群落研究相關數據圖