《科学》：空气中传播的植物DNA能揭示入侵物种的蛛丝马迹

在一片树林或田野中清点植物或寻找入侵物种无异于大海捞针：科学家需要在荆棘丛生的灌木丛中艰难跋涉。《科学》网站近日报道，最新的研究表明，简单地捕获和分析释放到空气中的植物DNA就能解决之前的这一难题。

“分析空气中的DNA可能会改变我们监测和研究生物多样性的能力，”哥本哈根大学分子生态学家Kristine Bohmann在接受《科学》采访时说。这一新方法还可以帮助科学家追踪气候变化如何改变植物群落的构成，并提供入侵物种的早期预警。

对生物脱落、排泄、咳出或以其他方式释放到环境中的DNA ，即eDNA（环境DNA）进行研究，其实不是新方法，此前已应用于水体和土壤之中。eDNA应用于水环境，可以用来识别鱼类和其他海洋、淡水生物。eDNA应用于土壤中，可以揭示人类和动物的存在，无论是现在的还是古代的。如今，科学家将eDNA分析应用到了空气传播之中，英国约克大学的分子生态学家伊丽莎白·克莱尔说，她用空气中的eDNA追踪了动物物种。

关于空气中传播的eDNA，科学家首先想到的就是风媒花粉。不少植物的花粉是通过风传播的，分析其DNA就能鉴别出物种。但是风媒花粉调查有其局限性：只能检测通过风传播的花粉，而其他类型的花粉传播则有赖于昆虫或其他动物。美国得克萨斯理工的研究生马克·约翰逊想知道，研究以花粉形式或叶子或花朵的微小碎片形式释放到空气中的eDNA是否更有效。

他和同事们开发了更好的方法来获取集尘器中的植物eDNA，即使该物种不开花、不授粉，同样可以获取相应的遗传物质。现在约翰逊还开发了eDNA盘点整个植物群落的工具。具体来说，他们在得克萨斯理工九个地方安装了集尘器，每隔几周收集一次灰尘，提取其中的DNA，并对一个因植物物种而异的基因进行测序，作为识别它们的“DNA 条形码”。在春季和秋季，他的团队还穿上了靴子，沿着27条100米的横断面对植物进行了调查，比较了传统调查和空气传播eDNA调查结果的差异。

研究小组报告说，传统调查发现了80个植物物种，而空气eDNA分析发现了91个。两次调查都发现了相同的13种草种，但空气eDNA发现了另外的13种。在非木本开花植物中，两种方法共发现60种，而且两种方法都检测到20种左右另一方法没法发现的物种。 eDNA更擅长寻找容易被忽视的小花物种，例如弱叶豚草。传统调查方法更擅长发现过于稀有而无法释放大量eDNA 的植物，尤其是当它们有艳丽的花朵例如巧克力雏菊。

空气e DNA还发现了“天堂之树”，一种此前未被调查发现的入侵植物。温哥华不列颠哥伦比亚大学的植物进化生物学家Loren Rieseberg说，这一结果令人鼓舞，因为空气eDNA能在入侵物种变得普遍且难以摆脱之前就检测到它们。