《基於環境DNA的生物多樣性監測和研究》是一本2023年科學出版社出版的圖書，作者是[法] P. 塔貝萊 等。
基本介紹
- 書名：基於環境DNA的生物多樣性監測和研究
- 作者：[法] P. 塔貝萊 等
- 譯者：陳橋 等
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2023年3月1日
- 頁數：272 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787030739438
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
聯合國大會將2011～2020年確定為“聯合國生物多樣性十年”，生物多樣性保護越來越成為全球關注的熱點及焦點，這期間，生態學、環境科學、生物科學均得到了長足的發展。隨著研究人員對生物多樣性認知的逐漸深入，生物與環境之間的聯繫及相互作用也越來越受到關注。由於環境DNA包含生態系統中各類生物的大量信息，因此關於環境DNA的監測和研究已成為近二十年來生態學和環境科學的新興領域及熱點。《基於環境DNA的生物多樣性監測和研究》的特色便是從生物多樣性的角度出發，在深入淺出地介紹環境DNA的基礎上，以研究目標為導向，啟發讀者對環境DNA監測、研究、套用及展望的思考，回應讀者對環境DNA技術的關注，並列出相關文獻供進一步深入學習。
圖書目錄
目錄
第1章 環境DNA概述 1
1.1 概念 1
1.2 eDNA分析簡史 2
1.3 eDNA技術的難點 4
1.4 eDNA研究的工作流程及其主要方法 4
1.5 eDNA的套用 6
第2章 DNA宏條形碼選擇和設計 8
2.1 選擇哪種DNA宏條形碼？ 8
2.2 理想DNA宏條形碼的特性 9
2.3 in silico引物設計和測試 11
2.3.1 必要前提 12
2.3.2 參考序列：ecoPrimers的說明、篩選和格式設定 12
2.3.3 使用ecoPrimers進行in silico引物設計 13
2.3.4 使用ecoPCR進行in silico引物測試 16
2.4 DNA宏條形碼引物對案例 21
第3章 參考資料庫 26
3.1 從EMBL、GenBank和DDBJ中提取參考資料庫 26
3.1.1 下載EMBL的本地副本 27
3.1.2 識別與相關宏條形碼相對應的序列 28
3.2 特異性標記物的參考資料庫 29
3.2.1 核rRNA基因參考資料庫 29
3.2.2 真核生物特異性資料庫 30
3.3 構建本地參考資料庫 31
3.3.1 基於PCR的本地參考資料庫 31
3.3.2 基於鳥槍法的本地參考資料庫 33
3.4 當前的挑戰和未來的方向 34
第4章 採樣 35
4.1 eDNA的環境循環 35
4.1.1 狀態和來源 35
4.1.2 歸趨 36
4.1.3 遷移 37
4.2 採樣設計 38
4.2.1 聚焦合適的DNA 39
4.2.2 確定採樣方案 39
4.3 樣品保存 41
第5章 DNA提取 43
5.1 土壤樣品提取 44
5.2 沉積物樣品提取 48
5.3 凋落物樣品提取 48
5.4 糞便樣品提取 48
5.5 水樣提取 49
第6章 DNA的擴增和多重擴增 50
6.1 PCR的原理 50
6.2 選擇哪種聚合酶？ 52
6.3 標準PCR反應 54
6.4 質控的重要性 55
6.4.1 提取中的陰性對照 55
6.4.2 PCR中的陰性對照 56
6.4.3 PCR中的陽性對照 56
6.4.4 標籤系統對照 56
6.4.5 內參對照 57
6.5 PCR的最佳化 57
6.6 如何降低污染風險？ 60
6.7 阻滯寡核苷酸以減少非目標序列的擴增 61
6.8 做多少個PCR重複？ 62
6.9 同一個PCR中若干個宏條形碼的多重擴增 63
6.10 在同一測序通道上多重擴增多個樣品 63
6.10.1 問題概述 63
6.10.2 方案1：使用Illumina接頭的單步PCR 65
6.10.3 方案2：使用Illumina接頭的兩步PCR 66
6.10.4 方案3：帶有標記引物的單步PCR 67
第7章 DNA測序 70
7.1 一、二、三代測序技術概述 70
7.2 Illumina技術 71
7.2.1 文庫製備 71
7.2.2 流動槽、橋式PCR和簇 73
7.2.3 合成測序 73
7.2.4 序列讀長的質量分數 75
第8章 DNA宏條形碼數據分析 80
8.1 基礎序列處理和篩選 80
8.1.1 測序質量 80
8.1.2 雙端讀長配對 83
8.1.3 序列的分解使用 84
8.1.4 序列去重複化 85
8.1.5 序列初步篩選 85
8.2 序列分類 86
8.2.1 系統分類 87
8.2.2 無監督分類方法 89
8.2.3 嵌合體識別 91
8.3 利用實驗對照的優勢 92
8.3.1 篩除潛在污染 92
8.3.2 去除功能障礙的PCR 95
8.4 生態學分析的一般考量 96
8.4.1 採樣嘗試及其代表性 97
8.4.2 處理不同測序深度的樣品 99
8.4.3 進一步調整生態學模型以適應宏條形碼 100
第9章 單物種檢測 102
9.1 定量PCR（qPCR）原理 103
9.1.1 通過螢光測量實時記錄擴增子累積情況 103
9.1.2 典型擴增曲線 103
9.1.3 使用Ct方法量化目標序列 103
9.2 針對單物種的qPCR條形碼的設計和測試 104
9.2.1 特異性問題 104
9.2.2 qPCR引物和探針 105
9.2.3 候選qPCR條形碼 105
9.3 其他實驗考慮 106
9.3.1 與採樣、提取和PCR擴增相關的一般問題 106
9.3.2 特別關注污染和抑制 106
第10章 用於功能多樣性的環境DNA 107
10.1 DNA宏條形碼的功能多樣性 107
10.1.1 功能推理 107
10.1.2 以活躍種群為目標 109
10.2 宏基因組學和宏轉錄組學：測序不僅僅是一個條形碼 111
10.2.1 一般的採樣限制 111
10.2.2 一般的分子約束 113
10.2.3 從序列到功能 114
第11 章一些早期的里程碑式研究 118
11.1 eDNA概念的提出以及關於微生物的初步結果 118
11.2 檢驗宏基因組以探索eDNA攜帶的功能信息 119
11.3 從微生物擴展到大型生物 120
第12章 淡水生態系統 123
12.1 淡水生態系統中eDNA的產生、持久性、遷移和可檢測性 123
12.1.1 產生 123
12.1.2 持久性 124
12.1.3 遷移/擴散距離 124
12.1.4 可檢測性 125
12.2 大型無脊椎動物 125
12.3 硅藻和微真核生物 126
12.4 水生植物 127
12.5 魚類、兩棲動物和其他脊椎動物 127
12.5.1 物種檢測 127
12.5.2 生物量估算 128
12.6 河流是否是生物多樣性信息的傳送帶？ 128
第13章 海洋環境 130
13.1 海洋生態系統中的環境DNA循環和遷移 130
13.2 海洋微生物多樣性 131
13.3 海洋大型生物的環境DNA 133
第14章 陸地生態系統 134
14.1 土壤eDNA的可檢測性、持久性和遷移性 134
14.2 植物群落特徵 136
14.3 蚯蚓群落特徵 137
14.4 細菌群落或宏基因組特徵 138
14.5 多類群多樣性調查 140
第15章 古環境 142
15.1 湖泊沉積物 142
15.1.1 孢粉、大型化石和DNA複合條形碼 142
15.1.2 安特納湖的植物和哺乳動物 143
15.1.3 北美地區“無冰走廊”中的生命力 145
15.2 永久凍土 145
15.2.1 永久凍土作為eDNA來源的概述 145
15.2.2 用於重建過去植物群落的凍土樣品大規模分析 146
15.3 考古中的貝冢材料 147
15.3.1 大量來自馬達加斯加的考古魚骨 147
15.3.2 用來自格陵蘭的貝冢材料評估過去人類的飲食 147
第16章 與宿主相關的微生物區系 149
16.1 DNA動力學 149
16.2 早期基於分子技術的相關工作 149
16.3 共生體相關延伸工作 151
第17章 食性分析 153
17.1 一些開創性的食性研究 153
17.1.1 概念驗證——使用下一代測序分析食草動物的食性 153
17.1.2 比亞沃維耶扎森林保護行動的效率評估 154
17.1.3 食肉動物食性的表征或如何區分捕食者和獵物的eDNA 154
17.1.4 雜食性分析或將多種食性整合到單種食性中 156
17.2 eDNA食性分析的方法學和實驗特異性 157
17.2.1 eDNA來源 157
17.2.2 定量分析 159
17.2.3 作為現有生物多樣性樣品的飲食 162
17.2.4 食性分析存在的問題 162
第18章 混合樣品分析 164
18.1 什麼是混合樣品? 164
18.2 案例分析 164
18.2.1 用於生物多樣性監測的昆蟲混合樣品 164
18.2.2 熱帶雨林線蟲多樣性 165
18.2.3 底棲生態系統中的海洋後生動物多樣性 166
18.3 混合樣品的宏條形碼標記物 166
18.4 替代方法 167
第19章 eDNA宏條形碼技術展望 169
19.1 基於PCR的方法 170
19.1.1 單標記物方法 170
19.1.2 多重標記物方法 170
19.2 基於鳥槍法的宏條形碼技術 170
19.2.1 未通過捕獲富集 171
19.2.2 通過捕獲富集 171
19.3 趨於更為標準化 172
19.3.1 為了跨研究間的合理比較 172
19.3.2 為了環境監測 173
19.4 下一代參考資料庫 174
19.5 尚待研究的問題 174
19.5.1 新的測序技術對eDNA分析有什麼影響？ 174
19.5.2 是否會為DNA宏條形碼開發一些特定的存儲庫？ 175
19.5.3 宏條形碼是否提供定量結果？ 176
19.5.4 宏條形碼是否會完全融入生態學模型和理論？ 176
19.5.5 如何訓練學生和管理人員有效地將這個工具整合到學術和業務化的生態研究與監測中？ 177
附錄1 用於DNA宏條形碼的引物對示例 178
附錄2 8個核苷酸的384個標籤，其之間至少有3個不同之處 244
附錄3 設計基於PCR的DNA宏條形碼實驗的清單 247
參考文獻 249
