客观日本

靠检测水中的DNA,日本农研机构开发出早期检测稻田和水库贝类的技术

2021年09月30日 生物医药

日本农业与食品产业技术综合研究机构(简称农研机构)开发出一种方法,用于早期检测出导致稻田和水库水渠堵塞的贝害。该方法是根据水中漂浮的生物分泌物和剥落细胞的DNA来推测是否存在贝类的。可以在贝类大量出现之前掌握其入侵情况,便于早期采取对策。

比如,日本指定的特定外来生物沼蛤主要分布于东亚和东南亚,在日本则栖息在关东至近畿地区。这是一种大小为2~3厘米的贻贝,生活在淡水地区。出生后在水中漂浮10~20天后,会附着到岩石等上面生活。近年来沼蛤在日本国内的分布不断扩大,亟需采取对策。

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特定外来生物沼蛤(上)及其在水渠大量繁殖的情况(下)=图片由农研机构提供

农研机构着眼于名为“环境DNA分析”的方法,从河流和海水中取水并用滤纸过滤后,使用仅检测特定生物DNA的试剂进行PCR检测,检测样本中是否含有生物的分泌物和剥落细胞的DNA,即可调查是否存在特定生物。

农研机构开发了检测沼蛤的试剂,只需几个小时就能出结果。经验证,该试剂不会对取自近似品种的其他贝类组织的DNA发生反应。农研机构对15个水库进行调查,从9个水库里检测出了沼蛤的DNA,其中还包括在以往的调查中未检测到的场所。

到目前为止,以前一直是通过寻找附着在石头背面和墙壁上的贝壳或者用网打捞浮游生物来调查是否存在沼蛤的。漂浮在水中的贝类幼虫大小只有0.1毫米左右,很难发现。等到能目视看到粘附在一起的贝群时,数量就已经多到难以及时处理了。

如果能在早期阶段检测到沼蛤,就可以通过排空水的干燥状态进行驱除等,从而防止其大量繁殖。调查时只需在现场取水即可,省时省力,而且不会对水库和稻田产生影响,可以定期调查。沼蛤通过水路扩散,因此如果能在上游阻止其繁殖,就能防止它向下游扩散。

不过,新方法还会检测到外部流入的水中所含的DNA以及死亡贝类释放的DNA。水库的大小不同,需要调查采样的地点数量也不一样。

农研机构正在研究需要驱除的数值和调查频率等,与希望与地方政府合作进行运作。另外还在开发对环境负荷小的药剂和机械驱除法。预计改变试剂的话,还能检测出其他生物。

利用环境DNA的分析法近年来受到了关注。该方法能低成本推测数量稀少、密度低、难以采集的生物是否存在等,预计有助于保护环境。

日文:下野谷涼子、《日经产业新闻》 ,2021/09/01
中文:JST客观日本编辑部