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國研院首創「高流量eDNA採樣模組」 突破深海生態研究限制

國研院海洋中心首創「深海高流量eDNA採樣模組」,圖為採樣模組與海洋中心助理研究員王豐寓。王良博攝 zoomin
國研院海洋中心首創「深海高流量eDNA採樣模組」,圖為採樣模組與海洋中心助理研究員王豐寓。王良博攝
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【記者王良博/台北報導】DNA碎片可用於辨識生物,國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心自主開發「深海高流量eDNA採樣模組」,可於深海採集深海生物殘留於海中的DNA碎片,進而透過基因定序,辨識出棲息或活動於該處海域的生物類群,此模組先前於台灣西南海域實測,成功辨識出365種深海生物,是全球首次結合深海現地高流量eDNA採樣與第三代基因定序,一次解析多種深海生物類群。

國研院海洋中心今(15)日舉行記者會,介紹「深海高流量eDNA採樣模組」開發成果。

海洋中心助理研究員王豐寓表示,深海生態系脆弱,具有有高壓、低溫、生物密度低等特性,要了解深海生態,可透過底拖網、水下攝影機等方式進行,但分別有衝擊生態嚴重、觀察範圍太小等問題,而「環境去氧核醣核酸(eDNA)」技術,是透過收集環境中生物遺留的微量細胞、組織或排泄物,再利用分子生物學技術分析其中的遺傳物質,藉以推測環境中可能存在或活動的生物,不必直接捕捉或干擾生物本身,近年成為全球生物多樣性調查的重要工具。

深海生物多樣性的調查方式。國研院提供 zoomin
深海生物多樣性的調查方式。國研院提供

王豐寓說,傳統eDNA技術主要以「採水過濾」方式進行,研究人員取得約1到2公升的水體並過濾後,透過聚合酶連鎖反應(PCR)放大特定基因訊號,再結合次世代基因定序技術(NGS),將定序完成的基因與資料庫比對,就能找出水中涵蓋的DNA碎片的物種名單,但此方式每次分析只能針對單一類群的生物,例如僅限魚類或僅限甲殼類,難以一窺整體生態的樣貌,且放大基因訊號的過程,也可能因不同物種基因片段的差異而產生結果偏差。

王豐寓指出,為解決此一困擾,海洋中心自主研發出全球首創「深海高流量eDNA採樣模組」,整合可耐受深海高壓環境的深海馬達、可精準定量且具低樣本污染風險的蠕動幫浦,以及可依研究需求更換孔徑的過濾模組,每小時過濾超過100公升深海海水,大幅提高深海eDNA採集效率,且後續分析方面也導入「第三代基因定序」技術,直接對足量的深海eDNA進行定序,減少傳統PCR放大可能造成的偏差,如此一來可以提升資料真實性,更可同步解析不同生物類群,突破過去只能針對單一物種類群分析的限制,更加真實反映深海的生物多樣性。

國研院開發出深海高流量eDNA採樣模組。王良博攝 zoomin
國研院開發出深海高流量eDNA採樣模組。王良博攝

他也提到,研究團隊已於台灣西南海域進行實地測試,將採樣模組布放至深海海床,設備於海底自動過濾一小時,並於隔日順利回收,經後續基因定序分析,共獲得超過2200萬條環境DNA序列,經資料庫比對後,辨識出365種深海生物DNA,包括魚類、軟體動物、甲殼類、深海珊瑚,以及棘皮動物等。

深海高流量eDNA採樣模組實地測試結果。國研院提供 zoomin
深海高流量eDNA採樣模組實地測試結果。國研院提供

至於使用eDNA調查深海生態的缺點,海洋中心主任廖德裕說,主要缺點是無法進行生物個體定量,不能知道個體數量,另外,有些相對冷門的生物,現有資料較少,可能無法透過DNA比對出來。

媒體詢及,透過eDNA技術,是否能了解海洋生態異常的警訊,王豐寓指出,此一用途會需要搭配長期觀測,就有機會得知海洋生態變化的徵兆。

 

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# 國研院 # 深海高流量eDNA採樣模組 # eDNA
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