【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种淡水水体环境dna被动取样装置及其应用，属于水生态环境监测。
技术介绍
1、生物多样性监测是评估水生态系统健康状况的重要手段，也是开展水生生物多样性保护修复的重要环节。传统的水生生物多样性监测依赖于托网式调查取样，虽然能够捕获到活体生物样品，但存在人力物力消耗大、监测成本高、时效性差、破坏水生态系统、依赖专家经验、数据精度低等突出问题。近些年来发展起来的环境dna宏条形码技术，具有操作成本低、时效性强、环境友好、依赖性低、数据精度高、获得物种丰富等优势，对传统拖网式调查方法具有很好的互补性和替代性，已经在浮游生物、底栖生物、鱼类等典型水生生物类群的监测和生物多样性评估中得到了广泛的应用，具有较高的实际应用价值。
2、环境dna是大气、土壤、水体等环境中生物来源的dna的总称，包括游离的dna、与其他颗粒混合在一起的dna、完全或者部分细胞包被的dna等存在形式，生物的皮肤、粘液、分泌物、体液、细胞、排泄物和脱落物中均含有环境dna。基于环境dna宏条形码技术的水生生物多样性监测包括水体样品收集、样品过滤、dna提取、pcr扩增、高通量测序、数据分析等主要步骤。其中，水体样品的收集和过滤是成功开展基于环境dna宏条形码技术的水生生物多样性监测的前提和基础。目前最常用的水体环境dna样品收集和过滤方法是通过人工现场作业，采集一定体积的水体样品，再利用抽滤的方式富集到不同孔径的滤膜上，以备后续dna提取步骤使用。这种水体样品收集和过滤的方式被称为主动取样。尽管主动取样在实际监测操作中被广泛使用，但仍然存在
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种淡水水体环境dna被动取样装置，其取样效率高、获取样品代表性强、操作简便、成本消耗低、无交叉污染，且适用多种淡水水体类型，是一种高效的环境dna被动取样装置。
2、本专利技术提供的淡水水体环境dna被动取样装置，包括支撑结构和固定支架；
3、所述支撑结构为一圆环状筒体，其中心空筒与所述固定支架配合；
4、所述支撑结构的圆环筒体的底部密封，上部配合有盖子，用于盛放吸附材料；
5、所述圆环筒体的侧壁上设有若干孔洞。
6、优选地，所述吸附材料为对dna具有较高吸附能力的颗粒材料，为聚偏二氟乙烯颗粒(pvdf)、聚四氟乙烯颗粒(ptfe)或石英砂颗粒；其中，所述颗粒材料的粒径为4～10mm。
7、本专利技术中，所述支撑结构的材质为厚度为2～5mm的耐腐蚀板材制成；
8、所述耐腐蚀板材为聚氯乙烯或玻璃钢；
9、所述孔洞的孔径为2～5mm，均匀布置，孔间隔为3～10mm。
10、本专利技术中，所述支撑结构的底部直径为5～15cm，高度为5～15cm；
11、所述中心空筒的直径为2～5cm；
12、所述吸附材料的质量为100～400g。
13、本专利技术中，所述固定支架为由耐腐蚀棒材制成的三角支架；
14、所述耐腐蚀棒材为聚氯乙烯(pvc)或玻璃钢，其棒材直径为0.5～2cm；
15、所述固定支架的上部圆柱状与所述中心空筒配合，所述固定支架的下部用于插入到水底的基质中，保证装填有所述吸附材料的所述支撑结构全部牢固地浸没在水体中，所述固定支架的长度可为20～100cm，具体可为30cm。
16、本专利技术所提供的环境dna被动取样装置中支撑结构和固定支架的制备方法，包括如下步骤：
17、1)所述支撑结构的制备：购置pvc板材，裁切打孔后按照所需尺寸焊接制成支撑结构；
18、2)所述固定支架的制备：购置pvc棒材，裁切后按所需尺寸焊接制成固定支架。
19、还可以根据吸附材料颗粒直径和填充数量的变动优化调整支撑结构和固定支架的具体直径和高度。
20、采用本专利技术淡水水体环境dna被动取样装置进行河流型水体取样时，可按照下述步骤进行：
21、1)将所述被动取样装置中的所述固定支架固定在河岸边水体中；
22、2)吸附后，将所述被动取样装置中的所述吸附材料取出，置于一次性灭菌培养皿中，加入灭菌水，盖上培养皿盖子，采用封口膜密封培养皿；
23、3)将所述吸附材料转移至超声波清洗器中超声洗脱dna；
24、4)将步骤3)洗脱下的水样进行抽滤，则dna抽滤至滤膜上，即实现环境dna的被动取样，抽滤结束后，将所述滤膜转移至1.5ml无菌离心管中，置于-80℃保存。
25、上述的方法中，步骤1)中，所述固定支架的固定位置距离河岸0.5～2m，放置在水面下0.5～1m处；
26、所述固定支架插入河底基质中0.1～0.5m。
27、上述的方法中，步骤2)中，所述吸附的时间为0.5～12h；
28、取25～50g所述吸附材料；
29、加入10～30ml的所述灭菌水；
30、步骤3)中，所述超声洗脱的频率为40～60khz，时间为5～20min；
31、步骤4)中，所述滤膜的孔径为0.45～2.00μm，所述滤膜的材质为混合纤维素酯。
32、本专利技术提供的淡水水体环境dna被动取样装置，利用dna在水环境中的赋存特征和材料对dna高效吸附的特性，将吸附材料置于支撑结构中，依靠固定支架将支撑结构固定在水底基质中，形成完整的环境dna被动取样装置，取样过程不受水体类型、环境条件、气候等因素等限制；在水体中放置足够时间后，不同水生生物类群相关的环境dna能够被有效吸附在材料表面，降低取样位置和取样时间对环境dna富集的影响；洗脱吸附材料，将环境dna富集到滤膜上，有效提高水体中环境dna的回收效率；通过后续对环境dna进行提取、对物种进行pcr扩增和序列分析，可以获得更加全面准确的水生生物类群信息，特别是稀有物种信息；与传统主动取样方法相比，利用本专利技术装置被动取样的时效性强、污染小、环境友好、物种丰富度高、操作方便，适合开展大范围高频度的水生生物多样性监测，具有较好的生态效益、社会效益和经济效益。
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1.一种淡水水体环境DNA被动取样装置，包括支撑结构和固定支架；
2.根据权利要求1所述的被动取样装置，其特征在于：所述吸附材料为对DNA具有较高吸附能力的颗粒材料，为聚偏二氟乙烯颗粒、聚四氟乙烯颗粒或石英砂颗粒；其中，所述颗粒材料的粒径为4～10mm。
3.根据权利要求1或2所述的被动取样装置，其特征在于：所述支撑结构的材质为厚度为2～5mm的耐腐蚀板材制成；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的被动取样装置，其特征在于：所述支撑结构的底部直径为5～15cm，高度为5～15cm；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的被动取样装置，其特征在于：所述固定支架为由耐腐蚀棒材制成的三角支架；
6.权利要求1-5中任一项所述被动取样装置在淡水水体中环境DNA被动取样中的应用。
7.一种淡水水体中环境DNA被动取样的方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述固定支架的固定位置距离河岸0.5～2m，放置在水面下0.5～1m处；
9.根据权利要求7或8所述的方法
10.根据权利要求6所述的应用或权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述淡水水体为河流型水体。
...【技术特征摘要】
1.一种淡水水体环境dna被动取样装置，包括支撑结构和固定支架；
2.根据权利要求1所述的被动取样装置，其特征在于：所述吸附材料为对dna具有较高吸附能力的颗粒材料，为聚偏二氟乙烯颗粒、聚四氟乙烯颗粒或石英砂颗粒；其中，所述颗粒材料的粒径为4～10mm。
3.根据权利要求1或2所述的被动取样装置，其特征在于：所述支撑结构的材质为厚度为2～5mm的耐腐蚀板材制成；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的被动取样装置，其特征在于：所述支撑结构的底部直径为5～15cm，高度为5～15cm；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的被动取样装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：战爱斌，李世国，杜珣，熊薇，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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