科学通报 | 中国科学院昆明动物研究所联合北京大学综述环境DNA赋能中国陆生脊椎动物多样性监测的机遇与挑战

近日，中国科学院昆明动物研究所Douglas Yu、车静团队联合北京大学姚蒙团队在《科学通报》发表了题为“环境DNA赋能中国陆生脊椎动物多样性监测——机遇与挑战”的综述文章。该综述系统梳理了环境DNA（environmental DNA, eDNA）技术在陆生脊椎动物监测中的最新进展，总结了当前国际研究中逐渐形成的质量控制与数据分析实践框架，并结合中国国家公园与自然保护地建设需求，探讨了该技术未来在生物多样性监测中的应用潜力与现实挑战。文章为“循古道尔世纪之路：中国生物多样性研究与保护探索”专题(辑)稿件。

在全球生物多样性持续下降的背景下，如何更加高效、标准化地获取野生动物分布信息，已成为生态保护与自然资源管理中的重要议题。尤其在中国西南山地等生物多样性热点区域，复杂地形、隐秘生境以及大量夜行性、小型物种的存在，导致仅仅依靠传统调查方法在空间覆盖和类群完整性方面仍面临一定限制。

近年来，eDNA技术的发展为生物多样性监测提供了新的研究思路。生物体在活动过程中会持续向环境释放DNA，研究者通过采集水体、土壤等环境样本，即可利用高通量测序技术识别其中包含的物种信息，从而在无需直接观察或捕获动物的情况下，实现非侵入式、多物种同步监测。过去十余年间，eDNA技术已在鱼类、两栖动物等水生生物监测中取得广泛应用，并逐渐拓展至陆生生态系统研究。

综述指出，随着研究不断深入，陆生脊椎动物eDNA监测已形成多种采样介质并行发展的趋势。其中，溪流、河流等流动水体可整合集水区内的生物信息，在大尺度调查中具有独特优势；土壤则更适合反映局地微生境中的动物活动；空气eDNA作为新兴方向，也开始展现出在特定场景下监测鸟类与哺乳类的潜力。此外，以吸血蚂蝗、食腐蝇类为代表的无脊椎动物源DNA（invertebrate-derived DNA, iDNA）研究，也为复杂山地环境中的野生动物调查提供了新的可能。例如，团队前期在云南哀牢山开展的大规模蚂蝗iDNA研究中，通过系统化采样，成功在自然保护区尺度上重建了陆生脊椎动物群落组成；而在高黎贡山区域开展的溪流eDNA研究，则结合多物种占据模型，对物种检测过程中可能存在的漏检与误检进行了概率化校正。这些研究表明，eDNA技术正在从早期的方法探索，逐步迈向更具生态解释力和实际应用价值的阶段。

与此同时，随着eDNA逐渐被应用于长期监测与保护管理，研究者也越来越关注数据可靠性与不同研究之间的可比性。由于环境中的DNA信号通常丰度较低，并且容易受到污染、扩增偏差以及参考数据库完整性等因素影响（图1），如何降低假阳性与假阴性误差，已成为该技术进一步完善的重要方向。

图1 eDNA技术中假阳性与假阴性的错误来源示意图

基于对全球相关研究的系统性梳理，该综述总结了当前eDNA研究领域逐渐形成的一系列“最佳实践”思路。例如，在野外采样阶段，通过设置独立重复与阴性对照，可更好地区分物种缺失与检测失败；在实验室流程中，采用PCR前后分区操作、技术重复以及双端标签策略，有助于降低污染与扩增偏差风险；在生物信息分析阶段，结合高分辨率序列分析方法与区域物种名录，可提升物种注释的准确性；而在统计分析阶段，占据模型等概率化方法，则能够帮助研究者更合理地评估物种真实存在的可能性及检测不确定性。

研究团队强调，这些实践框架的意义，并不在于否定已有研究成果，而是在eDNA应用范围不断扩大的背景下，为不同区域、不同研究之间的数据整合与长期比较提供更加稳定的技术基础。随着监测规模从单点研究逐渐扩展到区域尺度乃至长期监测网络，对数据透明性、重复性与可解释性的要求提升也成为国际eDNA方法领域的重要趋势。

综述同时指出，中国近年来在eDNA研究领域发展迅速，已成为亚洲相关研究最活跃的国家之一，并在复杂山地生态系统监测方面形成了一批具有国际代表性的案例。然而，相比水生生态系统，陆生脊椎动物eDNA监测整体仍处于发展阶段，在参考数据库建设、本土生态过程研究以及标准化长期监测体系等方面，仍有进一步完善空间。

例如，目前许多中国本土物种仍缺乏高质量参考条码数据，而不同气候与地形条件下eDNA的迁移、降解与保留机制，也有待更多基础研究支撑。未来，通过推动本土参考数据库建设，加强eDNA与红外相机、野外调查等传统监测手段的协同整合，并结合人工智能与自动化采样技术，有望进一步提升中国生物多样性监测的效率与覆盖能力。

研究人员认为，eDNA技术并非传统监测方法的简单替代，而更可能成为未来综合监测体系中的重要组成部分。通过与现有调查手段形成互补，eDNA有望在国家公园、生物多样性调查以及长期生态监测中发挥越来越重要的作用，并为全球生物多样性保护提供具有实践意义的“中国方案”。

中国科学院昆明动物研究所季吟秋副研究员是该论文的第一作者及通讯作者，北京大学的姚蒙教授与中国科学院昆明动物研究所车静研究员为该论文的共同通讯作者。本工作得到国家自然科学基金（32271739，32325034）、云南省重点研发计划项目（202503AP140029）、云南省兴滇英才支持计划 (t20221806-218，云岭学者专项)、中国科学院中国生物多样性监测与研究网络项目、中国西南野生生物种质资源库动物分库 (https://cstr.cn/31121.02.GBOWS.AB)和成都大熊猫繁育基地（CAZG2026C07）支持。

文章信息

季吟秋, 吴春莹, 朱光福, 等. 环境DNA赋能中国陆生脊椎动物多样性监测——机遇与挑战. 科学通报, 2026. DOI: 10.1360/CSB-2026-0204.

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