检测海水中的环境DNA可判断水域存在哪些物种,惟当中DNA含量极低,传统滤膜往往难以有效分隔。为解决上述问题,城大副校长(研究)暨海洋环境健康全国重点实验室主任梁美仪教授带领研究团队成功研发出一种新型功能化滤膜,可大幅提升海洋生物环境DNA的采集与检测效率,提供更灵敏可靠的技术手段进行海洋生物多样性监测。利用生物在水中自然释放的微量遗传物质,例如皮肤细胞、黏液或排泄物,透过分析这些环境DNA,便可辨识某一水域中有哪些物种。
本研究的通讯作者包括城大SKLMEH主任梁美仪教授、城大材料科学及工程学系教授及SKLMEH成员曾志远教授、城大化学系黄勃龙教授,以及香港浸会大学生物系邱建文教授。研究成果发表于国际顶尖学术期刊《国家科学评论》,题为「DNA结合能力强大的特制MoS2滤膜可透过环境DNA代谢条码技术提升水生生物群落的检测效能」。
研究团队在普通滤膜表面涂上一层超薄的二维材料二硫化钼(MoS2),使滤膜能更有效地捕捉水中的DNA。实验结果显示,这种新型滤膜在实验室与实地测试中,均能显著提高鱼类环境DNA的检测灵敏度。在对照实验中,研究人员成功利用新型滤膜准确识别多种热带珊瑚礁鱼类,包括额带刺尾鱼(Acanthurus dussumieri)、蓝刻齿雀鲷(Chrysiptera cyanea)、三点白(Dascyllus trimaculatus)、斑马蝶(Microcanthus strigatus)及蓝倒吊(Paracanthurus hepatus)等。
实地应用方面,研究团队于海下湾海岸公园进行现场采样测试。结果显示,新型滤膜可在不影响整体鱼类群落判断的前提下,检测到更多鱼类物种,包括鳀鱼、鲻鱼及鲹科鱼类等,显示滤膜在实际海洋监测中的应用潜力。
梁教授表示:「滤膜制备简单、成本低廉,可直接用于现有的水样过滤流程。未来有望应用于海洋保育、生态调查及长期环境监测,特别适合用于生物资源丰富但调查困难的海域。」他补充,国家生态环境部近期正在推广在生物多样性调查中使用环境DNA技术,而研究团队的创新技术将能够支持并推动这项技术的发展。
研究成果展示了先进材料科学与环境生态研究的跨领域结合,为更精准、高效率的海洋生物监测技术开辟了新方向。
