环境DNA生物监测理论与方法 张效伟 等 著 专业科技 文轩网

丛书序
前言
第1章绪论1
1.1生态环境变化与生物多样性危机1
1.2生物监测的需求与现有技术瓶颈1
1.3环境基因组学的发展3
1.4环境DNA开辟生态毒理学研究新时代4
1.4.1评估化学物质生态安全的环境DNA技术策略5
1.4.2环境DNA技术在生态毒理学研究和风险评估中的应用前景6
1.4.3挑战与机遇8
1.5环境DNA监测水生态系统变化与健康状况9
1.5.1环境DNA生物监测技术的原理及应用10
1.5.2跨学科合作潜在机遇14
1.6环境DNA揭示流域空间网络中接近的生物多样性结构16
1.6.1为什么要改进生物多样性数据？16
1.6.2河流网络18
1.6.3接近生物多样性19
1.6.4环境DNA评估生物多样性21
1.6.5河流独特的空间网络结构需要特定的工具23
1.6.6未来的挑战和路线图23
参考文献25
第2章水生态系统生物监测基础理论27
2.1水生态系统与生物多样性27
2.1.1水生态系统27
2.1.2水生生物多样性27
2.1.3水生态系统服务与功能28
2.1.4环境压力和生物多样性丢失29
2.2生物多样性形成的理论31
2.2.1生态位理论31
2.2.2中性理论32
2.2.3复合群落理论32
2.2.4复合生态系统理论33
2.3生物多样性与生态系统功能34
2.3.1生物多样性与生态系统功能关系34
2.3.2生物多样性影响生态系统功能36
2.3.3生物多样性影响生态系统稳定性37
2.4生物多样性测度37
2.4.1目标物种监测37
2.4.2物种丰富度38
2.4.3多样性指数39
2.4.4系统发育与功能多样性40
2.4.5生态相互作用网络40
2.5水生生物监测方法42
2.5.1水生生物类群42
2.5.2生物监测技术44
2.6水生生物评价45
2.6.1国内外水环境质量监测发展历程45
2.6.2生物监测与生态环境质量评价47
2.6.3传统的生物评价指数48
2.6.4新型的环境DNA生物指数50
参考文献57
第3章环境DNA技术61
3.1环境DNA技术原理61
3.1.1环境DNA来源61
3.1.2DNA条形码61
3.1.3非个体DNA的全生命过程63
3.2基于环境DNA的生物监测64
3.2.1实验设计64
3.2.2环境DNA的采集69
3.2.3环境DNA的提取72
3.2.4靶向监测73
3.2.5群落监测77
3.2.6环境DNA技术的质量控制84
参考文献90
第4章浮游动物群落监测92
4.1引物选择对浮游动物多样性监测的影响92
4.1.1不同宏条形码引物对OTUs多样性的影响93
4.1.2不同引物检出浮游动物种类差异94
4.1.3不同引物对浮游动物多样性的影响95
4.1.4不同引物表征浮游动物的季节差异98
4.2枝角类浮游动物生物量监测98
4.2.1环境DNA宏条形码通用引物和qPCR物种特异性引物设计和选择98
4.2.2qPCR物种定量标准方法构建101
4.2.3验证环境DNA宏条形码方法定量物种相对丰度102
4.2.4环境DNA宏条形码与qPCR物种定量结果的比较102
参考文献103
第5章浮游植物群落105
5.1环境DNA宏条形码监测浮游植物的技术规范和精准性105
5.1.1环境DNA宏条形码监测浮游植物方法的规范105
5.1.2环境DNA宏条形码监测浮游植物的精准性107
5.2环境DNA宏条形码监测高原湖泊真核浮游植物多样性109
5.2.1环境DNA宏条形码监测滇池和抚仙湖真核浮游植物组成109
5.2.2环境DNA宏条形码和传统形态学监测结果的一致性109
5.2.3环境DNA宏条形码揭示生物多样性的空间差异111
5.3环境DNA宏条形码揭示长江、太湖等水体连通生态环境效应113
5.3.1河湖连通对浮游植物群落空间分布格局的影响114
5.3.2环境DNA宏条形码技术特点117
5.4小结120
参考文献121
第6章底栖动物群落123
6.1太湖本土底栖动物DNA条形码数据库构建123
6.1.1公共数据库比对123
6.1.2遗传距离分析125
6.1.3系统发育树构建126
6.2环境DNA宏条形码监测太湖底栖动物多样性128
6.2.1底栖动物多样性监测结果129
6.2.2底栖动物多样性监测结果与形态学方法的比对131
6.3环境DNA宏条形码评价太湖底栖动物完整性状态134
6.3.1底栖动物完整性指数计算134
6.3.2底栖动物完整性空间格局137
参考文献141
第7章鱼类群落环境DNA监测142
7.1淡水鱼类环境DNA调查143
7.1.1研究背景143
7.1.2滤膜和采水深度对鱼类环境DNA监测的影响144
7.1.3不同引物对鱼类环境DNA监测的影响144
7.1.4环境DNA和传统调查检出鱼类种类异同146
7.1.5环境DNA和传统监测的鱼类多样性指数比较148
7.1.6环境DNA和传统监测的效率和成本对比148
7.2河口与海洋鱼类环境DNA监测150
7.2.1研究背景150
7.2.2河口与海洋鱼类环境DNA监测结果与人类活动影响评价152
7.3环境DNA鱼类监测发展趋势157
参考文献159
第8章两栖动物群落161
8.1两栖动物宏条形码监测引物设计与评估161
8.1.1用于筛选的引物信息162
8.1.2不同引物扩增效果的计算分析163
8.1.3不同引物扩增效果的实验验证166
8.1.4不同引物扩增效果评估170
8.1.5实际应用中的引物选择171
8.2环境DNA宏条形码监测两栖动物的准确性171
8.2.1各个物种的相对丰度变化172
8.2.2物种相对丰度与生物量的相关关系173
8.3小结175
参考文献176
第9章海洋多营养级水生生物群落177
9.1从细菌到海洋哺乳动物的生物多样性监测177
9.2多营养级生物群落分布格局179
9.3多营养级生物群落的生物相互作用网络180
9.4解析造成生物群落分布格局的生态过程181
参考文献183
第10章微宇宙试验评估毒害污染物生态群落效应185
10.1Cu2+对生物膜群落效应的微宇宙试验185
10.2生物膜中藻类群落的分类和丰度信息186
10.3Cu2+对海水生物膜中藻类群落的效应189
10.3.1敏感型与耐受型藻类类群在Cu2+的作用下发生显著改变189
10.3.2铜改变生物膜藻类群落的组成、功能和稳定性189
10.3.3藻类OTUs数据比传统单物种毒性测试数据更加敏感192
参考文献195
第11章流域尺度下污染物环境基准与水生态健康状况评价197
11.1基于野外浮游动物群落效应推导太湖流域氨氮环境基准197
11.1.1太湖流域浮游动物群落监测198
11.1.2太湖流域关键环境胁迫因子甄别200
11.1.3基于敏感浮游动物推导太湖流域氨氮环境基准204
11.2基于浮游动物群落环境DNA评估水生态健康状况207
11.2.1多季节浮游动物采样及分析方法209
11.2.2浮游动物宏条形码的太湖水生态健康评价212
参考文献219
第12章人类活动驱动的流域生物多样性分布格局223
12.1流域多群落时空格局223
12.1.1沙颍河流域微型水生群落组成224
12.1.2环境要素特征分析224
12.1.3物种多样性及优势分类单元时空变化227
12.1.4多营养级生物群落结构的景观驱动因素227
12.1.5讨论与小结231
12.2流域生态网络结构及稳定性评估231
12.2.1多样性数据分析232
12.2.2多营养级群落α和β多样性时空变化233
12.2.3人类活动简化多营养级群落生态网络235
12.2.4人类活动诱导的多营养级群落稳定性变化236
12.2.5讨论与小结236
12.3流域生物多样性与生态系统功能关系238
12.3.1多样性指数238
12.3.2生态系统功能240
12.3.3数据统计分析241
12.3.4多方面生物多样性驱动因素241
12.3.5生物多样性与生态系统功能依赖性242
12.3.6生物多样性与生态系统功能的调控路径243
12.3.7讨论与小结244
12.4流域多指标、多层次生态完整性评价245
12.4.1多维度生态质量评价方法247
12.4.2数据统计分析248
12.4.3多维度生态质量评价结果249
12.4.4讨论与小结255
参考文献255
附录常用引物表257