一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法及装置，涉及水环境与水生态保护领域，所述测试方法包括：步骤(1)：采集目标测试鱼类活体生物样本；步骤(2)：在鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中开展鱼类环境DNA脱落特性实验；步骤(3)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA降解特性实验；步骤(4)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA吸附特性试验；步骤(5)：测试分析环境DNA浓度随时间变化过程，解析鱼类环境DNA动水归趋特性。本发明专利技术可精确定量测试不同类型及生活史阶段鱼类环境DNA的动水归趋特性，具有重要科学应用价值。

A Method and Device for Testing Dynamic and Hydrotaxis Characteristics of DNA in Fish Environment

【技术实现步骤摘要】
一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法及装置
本专利技术涉及水环境与水生态保护领域，具体是指一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法及装置。
技术介绍
水利工程对鱼类繁殖生境影响广受关注，监测评估是保护的重要基础。环境DNA监测作为非侵入高时效新兴方法，广泛用于评判珍稀或入侵物种存在与否。研究发现环境DNA浓度与鱼类生物特性和水体环境特性存在相关关系，但试图将其应用于预测评估鱼类及其繁殖生境分布、生活史行为、生物量等方面，尚需解决如何测试环境DNA动水归趋特性这一瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服
技术介绍
的不足，提供一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法及装置。为实现上述目的，本专利技术提供一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，包括以下步骤：步骤(1)：采集目标测试鱼类活体生物样本；步骤(2)：在鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中开展鱼类环境DNA脱落特性实验；步骤(3)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA降解特性实验；步骤(4)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA吸附特性试验；步骤(5)：测试分析环境DNA浓度随时间变化过程，解析鱼类环境DNA动水归趋特性。进一步的，所述的步骤(1)从野外或繁育场采集目标测试鱼类活体生物样本，包括成鱼、幼鱼、鱼卵,同时测试鱼类的基本生物特性，包括重量、大小、发育阶段，在驯养池内适应24h，期间禁食。进一步的，所述的步骤(2)将目标测试鱼类活体生物样本放入鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中，分别设置不同流速(u，m/s)、水温(T，℃)、溶解氧(DO，mg/L)因子工况情景，2～4d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤(5)测试环境DNA浓度使用。进一步的，所述的步骤(3)在步骤(2)的基础上，将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出，4～8d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤(5)测试环境DNA浓度使用。进一步的，所述的步骤(4)在步骤(2)的基础上，将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出，加入一定量悬浮泥沙颗粒，营造不同浊度水流工况情景，1～2d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤5测试环境DNA浓度使用。进一步的，所述的步骤(5)采用定量即时聚合酶链锁反应(real-timeqPCR)技术测试步骤(2)、(3)和(4)中过滤好的滤膜中的环境DNA片段数量(Ni，copies)，计算环境DNA浓度(Ci，copies/mL)：Ci＝Ni/Vi鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置可被认为是一个完全混合水体，鱼类环境DNA动水归趋特性的时间变化过程采用一维模型表征：其中Ci为环境DNA浓度，copies/mL；t为时间，s；S为环境DNA脱落率，copies/(mL·d)；k1为环境DNA降解率，1/d；k2为环境DNA吸附率，1/d。当步骤(2)中鱼类环境DNA脱落至稳态时，因此，(1)式可表征为，S＝(k1+k2)C0(2)当步骤(3)中将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出后，S＝0，则(1)式可表征为，因此，鱼类环境DNA动水时间降解过程可表征为如下指数模型当步骤(4)中将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出后，S＝0，，则(1)式可表征为，因此，鱼类环境DNA动水时间吸附过程可表征为如下指数模型以上，C0为将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出后初始稳态环境DNA浓度，copies/mL；分别绘制步骤(2)、(3)和(4)中不同时间间隔(ti，s)环境DNA浓度(Ci，copies/mL)的散点图，分析水体环境DNA浓度在脱落、降解和吸附等归趋过程中随时间变化规律，采用加权最小二乘等回归方法拟合式(4)和(6)所示指数模型，确定鱼类环境DNA脱落率(S)、降解率(k1)和吸附率(k2)等关键归趋特性参数。一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置，包括供鱼类栖息的环形流道、位于环形流道一侧的变频圆盘造流系统、设置于变频圆盘造流系统上下游的上游拦鱼栅和下游拦鱼栅、位于环形流道另一侧的水环境因子监测系统、ADV流速仪和取样系统，所述变频圆盘造流系统包括变频电机、传动带、转动轴和圆盘盘片，所述变频电机通过传动带驱动转动轴进而带动圆盘盘片旋转。进一步的，所述圆盘盘片的布置宽度与环形流道宽度相近，盘片之间间距设置为0.5～2cm。进一步的，所述环形流道采用有机玻璃制成，所述上游拦鱼栅采用直径0.5～2cm圆管制成蜂巢结构，下游拦鱼栅采用化纤网片制作，网孔大小应能阻止测试对象鱼类通过。进一步的，所述环形流道的上端设有定位支架，所述水环境因子监测系统和ADV流速仪架设在定位支架上，所述水环境因子监测系统包括水温传感器、溶解氧传感器、pH值传感器、电导率传感器、浊度传感器。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术将鱼类环境DNA归趋机制分为脱落、降解和吸附三个典型过程，分别在鱼类环境DNA动水归趋特性专用测试装置中开展实验，基于qPCR技术测试不同时间节点鱼类环境DNA浓度，绘制不同时间间隔环境DNA浓度的散点图，回归拟合环境DNA浓度时间过程线，定量分析水动力和环境因子影响的条件下鱼类环境DNA浓度随时间变化规律。2、本专利技术基于水动力和其他环境因子可控的专用测试装置，可定理分析环境因子对鱼类环境DNA动水归趋特性的影响。3、本专利技术基于鱼类环境DNA浓度时间过程数据的测试及回归分析，定量计算出鱼类环境DNA脱落率、降解率和吸附率等关键归趋特性参数。附图说明图1为本专利技术鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法其中一个实施例的流程图；图2为本专利技术鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置其中一个实施例的平面结构示意图；图3为图2中A-A横剖面结构示意图；图4为图2中B-B剖面结构示意图；图5为鱼类脱落环境DNA浓度时间过程示意图；图6为鱼类降解或吸附环境DNA浓度时间过程示意图。图中：1-环形流道，2-变频电机，3-传动带，4-转动轴，5-圆盘盘片，6-上游拦鱼栅，7-下游拦鱼栅，8-定位支架，9-环境因子监测系统，10-ADV流速仪，11-取样系统，12-取样口，13-取样阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术较佳实施例作详细阐述，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅做举例而已，同时便于本领域技术人员更加清楚理解本专利技术的内容和优点。如图1所示，本专利技术实施例提供一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：采集目标测试鱼类活体生物样本；具体的，从野外或繁育场采集目标测试鱼类活体生物样本，包括成鱼、幼鱼、鱼卵等；同时测试鱼类的基本生物特性，包括重量、大小、发育阶段等。在驯养池内适应24h，期间禁食。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：采集目标测试鱼类活体生物样本；步骤(2)：在鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中开展鱼类环境DNA脱落特性实验；步骤(3)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA降解特性实验；步骤(4)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA吸附特性试验；步骤(5)：测试分析环境DNA浓度随时间变化过程，解析鱼类环境DNA动水归趋特性。

【技术特征摘要】
1.一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：采集目标测试鱼类活体生物样本；步骤(2)：在鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中开展鱼类环境DNA脱落特性实验；步骤(3)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA降解特性实验；步骤(4)：在步骤(2)基础上，开展鱼类环境DNA吸附特性试验；步骤(5)：测试分析环境DNA浓度随时间变化过程，解析鱼类环境DNA动水归趋特性。2.根据权利要求1所述的一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：所述的步骤(1)从野外或繁育场采集目标测试鱼类活体生物样本，包括成鱼、幼鱼、鱼卵,同时测试鱼类的基本生物特性，包括重量、大小、发育阶段，在驯养池内适应24h，期间禁食。3.根据权利要求1所述的一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：所述的步骤(2)将目标测试鱼类活体生物样本放入鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中，分别设置不同流速(u，m/s)、水温(T，℃)、溶解氧(DO，mg/L)因子工况情景，2～4d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤(5)测试环境DNA浓度使用。4.根据权利要求1所述的一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：所述的步骤(3)在步骤(2)的基础上，将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出，4～8d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤(5)测试环境DNA浓度使用。5.根据权利要求1所述的一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：所述的步骤(4)在步骤(2)的基础上，将目标测试鱼类活体生物样本从鱼类环境DNA动水归趋特性测试装置中取出，加入一定量悬浮泥沙颗粒，营造不同浊度水流工况情景，1～2d内不同时间间隔(ti，s)采取定量水样(Vi，mL)，分别在24h内通过孔径0.22μm的滤膜真空抽滤，将过滤好的滤膜置于-20℃条件下保存备用，供步骤5测试环境DNA浓度使用。6.根据权利要求1所述的一种鱼类环境DNA动水归趋特性测试方法，其特征在于：所述的步骤(5)采用定量即时聚合酶链锁反应(real-timeqPCR)技术测试步骤(2)、(3)和(4)中过滤好的滤膜中的环境DNA片段数量(Ni，copies)，计算环境DNA浓度(Ci，copies/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，杨文俊，罗玉兰，段文刚，滕素芬，黄明海，李利，黄卫，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42