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新DNA測序工具助佛州預測有害藻華 提升水域生態監測

美國南佛羅里達大學與佛羅里達大西洋大學研究團隊開發出新型DNA測序工具 Oxford Nanopore MinION,能快速偵測佛州沿海「有害藻華」物種,即便濃度極低也能識別,有助於在藻華大規模爆發前進行預警,強化環境監測能力。

蔡

蔡佳穎

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圖/AI 生成示意圖
圖/AI 生成示意圖

美國南佛羅里達大學(University of South Florida)與佛羅里達大西洋大學(Florida Atlantic University)的研究團隊近期在一項研究中展示,一種嶄新的DNA測序工具,能快速識別沿海水域中的「有害藻華」(Harmful Algal Blooms,HABs)。這種新方法有望改善有害藻類物種的監測方式,進而在藻華大規模爆發前,及早偵測到潛在危險物種。

該研究團隊採用了一款名為 Oxford Nanopore MinION 的特殊工具,針對佛州(Florida)印第安河潟湖(Indian River Lagoon)的20個地點,識別有害藻華物種。印第安河潟湖位於佛州東岸,是一個長達156英里的鹹水河口系統,以擁有超過4,300種動植物而聞名。研究人員透過分析潟湖水體中的環境DNA,並鎖定特定的真核核醣體RNA基因,成功偵測到包含褐潮與紅潮在內的11種有害藻華物種,其中部分物種的濃度非常低,顯示此工具具備高度敏感性。

研究發現,有害藻華物種並非單獨存在,其影響通常是多種物種協同作用的結果。生物計算學家 Justin Gibbons 指出,有害藻華物種頻繁地共同出現,這意味著它們可能共享生態驅動因素,或彼此互動以促進生長。基因組學副教授 Rays H Y Jiang 也強調,「關鍵在於規模與協同作用。有害物種可在低豐度時潛伏,一旦條件改變便迅速擴張,且多種有害藻華物種常同時出現。」Oxford Nanopore MinION 提供的近乎即時且高解析度的監測,有助於在藻華顯著爆發前,捕捉到共同的觸發因素及群落變化。

這些研究成果發表於《公共科學圖書館》(PLOS Water)期刊,不僅加深了對環境驅動因素如何影響鹹水沿海系統(特別是佛州)藻華風險的理解,更提供了追蹤和理解環境變化及其影響的強大工具。海港分部海洋研究所(FAU’s Harbor Branch Oceanographic Institute)研究教授 Greg O'corry-crowe 提醒,在全球氣候變遷與人類影響日益加劇的時代,了解整個水生系統運作方式面臨更大的挑戰,此研究工具對此具有重要意義。此前,2017年在佛州爆發的紅潮,便造成高達27億美元的經濟損失,凸顯精準預警的重要性。

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