1. 痛點問題
習近平總書記在《生物多樣性公約》COP15大會明確提出要“保護生物多樣性有助于維護地球家園,促進人類可持續發展”和“共建地球生命共同體”,提升生物多樣性監測能力是最為基礎的工作要求。生物多樣性監測需要更加先進的手段以滿足我國生態監測的需求。生態環境部、國家發展改革委、水利部、農業農村部聯合發布的《長江流域水生態考核指標評分細則(試行)》明確生物物種數、生物群落結果等指標納入考核指標體系,迫切需要從生態系統功能出發,建立科學的水生態監測考核指標體系與生物多樣性評價體系。然而,基于傳統形態學的生物監測效率低、偶然性大、依賴專業的分類鑒定人員,存在標準化難、大規模應用難等問題,無法滿足當前生態保護的切實需求,更無法有效利用生態/生物大數據準確評估和診斷生態系統的健康狀況,難以支撐精細化生態修復和恢復工程。
2. 解決方案
針對以上生物多樣性監測痛點問題,主要的解決方案是:
(1)首創“多維環境DNA富集”技術,攻克了環境痕量DNA富集的難題,實現環境超低豐度物種的精準檢測。應用多孔徑改性樹脂大幅提升過濾體積(從0.3-1L提高至5-200L)和環境DNA的富集率(從20%提升至65%),解決痕量DNA檢測的難題。
(2)構建“首個”中國本土物種條形碼數據庫,提升對本土物種的識別能力。數據庫包括浮游植物、浮游動物、底棲動物、魚類等,累計1000余種,覆蓋COI等多個通用條形碼基因片段,覆蓋太湖流域、長江流域、淮河流域、珠江流域等生物多樣性熱點區域常見物種。
(3)開發環境DNA大數據分析及生態健康診斷分析系統,建立自主開發的環境DNA智能分析流程,集成本土物種DNA條形碼數據庫,實現珍稀瀕危物種、外來物種、生態環境指示物種、旗艦物種的自動化分析和預警;建立環境DNA大數據生態系統健康評估模型,實現跨流域、大尺度生態系統的健康評估與診斷。
(1)構建了標準化環境DNA監測技術體系,實現了從富集、純化、非靶向檢測到大數據分析的全流程標準方法,實現了源頭精準質控的環境DNA高通量生物多樣性定量監測。
(2)創制了環境DNA在線富集與自動監測系統,實現了高時空分辯的環境DNA連續監測,及時摸清生物多樣性的動態變化。
(3)形成了環境DNA靶向物種定量PCR檢測方法,可針對瀕危物種、入侵物種等高關注度物種進行定量監測與評價,具有高效、準確、成本低等優勢,可在4小時實現96個樣品生物多樣性快速檢測。
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