eDNA精準生物監測工程化裝備二次開發與推廣應用
環境DNA技術是21世紀生態環境領域革新性技術之一,該技術打破了傳統生物監測的局限,對生態系統各生態類群物種組成和豐度的準確解析,為生態系統生物多樣性評估和生態健康診斷提供了新的方向,也為相關部門落實推進生態文明建設奠定了技術基礎。
本項目開發了一系列基于環境DNA的水生態健康監測相關產品及整套污染診斷解決方案。該技術旨在針對飲用水源、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快速準確計算出生態受損范圍和程度,結合環境污染物診斷關鍵致毒物質,制定針對性環境修復方案。整套解決方案的創新點:1.開發了一種全新的環境DNA生物檢測技術工藝包,用于物種多樣性調查、入侵物種檢測、瀕危物種檢測等生態環保領域,該技術完全擺脫了當下基于生物形態區分物種的枷鎖,利用物種基因序列差異對生態系統內小到微生物,大到魚類、哺乳動物等進行快速“無創式”健康體檢,實現檢測過程數字化和物種識別智能化,全面了解生態系統的自然生物資源。該技術和傳統方法相比,物種多樣性檢測效率提高300%,檢測成本下降60%,檢測準確性提高30%;2.發明了一套新型的生物毒性評估方法和診斷設備,可實時監測并記錄水生生物在水體中的生理反應和行為。通過受試生物的行為表現判斷水體是否有毒以及致毒物質的種類,真實監測和評估化學污染物進入水體后對水生生物的急慢性影響,最后在實驗室中可以對現場富集在吸附柱里的樣品進行洗脫準確分析出為何種致毒物質,從而進行更高層次的風險評價及事故責任鑒定。
南京大學生態毒理與健康風險團隊在2012年就開始進行DNA宏條形碼相關研究,開發了一系列分子生物監測的方法,監測領域涵蓋微生物、浮游植物、浮游動物、底棲動物和魚類等群落,具備深厚的技術積累。目前團隊申請國家發明專利19項,授權美國專利1項,軟件著作權5項,覆蓋涵蓋技術方法、物種數據庫和 eDNA大數據分析算法3大核心方面。同時,本團隊多次承辦或聯合承辦國內環境監測系統的大型培訓,包括2019年全國監測系統培訓、2020年全國環境監測系統站長培訓班、2020年南水北調中線局河南分局培訓等多次培訓。團隊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,邀請領域專家與行業相關人士與會討論eDNA技術更新與應用推廣,獲得業內一致好評。項目團隊也多次受到主流媒體報道,包括央視新聞聯播、南京日報、江蘇科技報、紫金山新聞等。團隊已在2020年開展了“中國環境科學學會團體標準”的立項工作,將環境DNA技術標準化、流程化,為產品市場化提供重要保障。
南京大學
2021-05-10