应用DNA宏条形码技术定量化研究土地利用改变对节肢动物多样性的影响

来源 :中国科学院亚热带农业生态研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a522599301
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西双版纳位于东南亚北部的边缘,属于中缅生物多样性热点地区的一部分。然而西双版纳的生物多样性正面临着人类活动的威胁,比如森林转换为农业用地,特别是种植橡胶。本研究中,我们将探索土地利用的改变对节肢动物多样性及物种组成的影响。我们用Winkler抽取法选分别对35对热带森林和人工林样地内的凋落物中节肢动物进行取样,并应用一对新的引物组合和Illumina Miseq测序平台对其进行宏条形码测定。宏条形码结合了DNA分类法和高通量测序技术,是一种可以有效地快速评估和检测混合样品生物多样性的方法。该方法已成功地用于评估模式微生物和节肢动物多样性,并且已被证明比传统的分类学方法更快捷更便宜。然而,实际应用的实例却很少。  我们通过使用新的引物组合定位细胞色素氧化酶(CO1)基因中约400bp的基因片段以及Illumina高通量测序技术,以证明基于MiSeq测序平台的宏条形码技术可以有效地测定热带地区节肢动物的多样性和群落结构。我们对模拟的和真实的群落中各种节肢动物进行扩增和测序。通过对6个已知物种组成的模拟群落进行silico测序,获得~100%的检测率。在模拟PCR中,引物组扩增的37个节肢动物物种的COI基因和库中参数是相一致的。除了一个模拟群落之外,其他的模拟群落的高品质过滤序列都可以在相似度≥97%的基础上,聚集至正确的分类单元数量。所有的分类单元都可以与参考序列完美匹配。  应用生物信息学的分析方法,本研究共过滤聚集出3,624个分类操作单元(基于≥97%的相似度)。每个分类单元使用两种分类分配算法预测并比较所得结果。基于所有分类单元组合以及聚集到九个组中的节肢动物的分类单元对热带森林和人工林中的凋落物节肢动物的丰富度和物种组成的差异进行分析。在热带森林和与之毗邻的人工林中节肢动物的群落结构明显不同,这表明节肢动物对土地利用变化非常敏感。土地利用变化对节肢动物的影响大多是负面的,但对有些节肢动物而言具有正面的影响或者没影响。节肢动物的多样性通常在原生林中较高而在相邻的种植林中较低,橡胶林和热带森林之间的变化比茶园和热带森林之间的变化更大。  研究结果与景观改造对生物多样性有负面影响的报告是一致的,而且这些影响在不同的功能群落中是不同的。研究证实了检测和了解物种组成(不仅仅是丰富度)的重要性,同时也支持了相关的研究结果。
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