从一份水样到生态线索：数字PCR如何助力eDNA监测？

发布日期：2026-11-06

2026年9月28日，欧洲eDNA qua-Plan项目发布收官消息，宣布交付面向水生环境DNA监测的技术蓝图、实施路线图与可持续发展计划。这项历时三年的项目，将关注点进一步推进到海洋监测数据、资源与监测体系的协同建设。

当eDNA逐步融入海洋生态监测，一个问题也变得更加具体：从近岸海湾到大洋深处提取出的微量DNA，怎样才能测得可靠、解释得清楚？

数字PCR（dPCR），为这一问题提供了有力的工具。

不必看见生物，也能寻找它留下的线索

传统生物多样性调查依赖肉眼辨认与物理捕获，这种方式在密林、深水或浑水环境中往往难以施展。鱼类游过水域，都会通过黏液、脱落细胞、排泄物等向环境中释放遗传物质。这些存在于水体、沉积物等介质中的DNA，被称为环境DNA，即eDNA。它本身就构成了一份无需惊扰目标对象的监测样本。

通过采集环境样本并检测特定DNA序列，研究者可以获得目标物种的存在或分布线索，为隐蔽物种、低密度种群及外来入侵物种调查提供补充手段。

但环境样本并不好测：真正的难点不在于“采得到”，而在于“测得准”。目标DNA可能很少，浓度极低，且样本又可能携带腐殖酸、金属离子等PCR抑制物。如何从复杂背景中识别微弱信号，是eDNA检测的一项核心挑战。

数字PCR：把微量信号转化为定量结果

数字PCR将反应体系分配到大量微小反应单元中，扩增后判读阳性与阴性，再结合统计模型估算目标核酸浓度，无需依赖标准曲线完成绝对定量。

对于海洋eDNA研究，其价值主要体现在两个方面。

一是支持低浓度靶标检测。 海水体积大、DNA被高度稀释，目标信号常常处于极低浓度。方法学比较研究显示，在低于1拷贝/μL的低浓度区间，dPCR的检测灵敏度与定量精密度优于研究所比较的实时荧光定量PCR（qPCR）方法。

二是在部分复杂样本中表现出更好的抑制耐受性。 dPCR的终点判读方式对PCR抑制物具有较强耐受能力，对高浊度、成分复杂的近岸水样和沉积物样本尤为适用。

从河流到湖泊：研究正在拓展应用边界

※ 河流采样：评估DNA究竟捕获了多少

2026年3月，中国科学院水生生物研究所报道了一项被动eDNA采样研究。研究团队在实验室中利用dPCR测量玻璃纤维膜捕获的DNA量，发现水流条件会显著影响DNA累积速度。

在实验所测试的最高流速下，被动采样膜在30分钟内捕获的DNA量超过了2升水主动过滤的基准。团队还在神农架国家公园的21个点位开展野外比较，为不同水文条件下的采样方案提供依据。这一案例说明，数字PCR除了用于目标检测，也能帮助研究者定量比较采样方法。

※ 入侵物种监测：外形相似幼体区分、物种确认

2026年发表于《Aquaculture, Fish and Fisheries》的研究，利用多重微滴式数字PCR（dPCR）监测斑马贻贝与斑驴贻贝的繁殖，通过物种特异性引物与探针，在单次反应中同时区分并定量水体中的两种贻贝DNA，从而在不依赖形态鉴定的情况下追踪其幼虫（面盘幼虫）的出现与丰度。由于两种贻贝的幼虫在形态上无法区分，传统显微镜计数难以单独评估各自的繁殖动态，而dPCR提供了一种高灵敏度、可绝对定量的替代方案。

另外国内一项针对福寿螺eDNA检测的研究数据。直观的体现了在低基因拷贝条件下，dPCR的准确性优于qPCR；在75份实际环境样本的检出率对比中，dPCR达到92%，而qPCR仅为56%。这些研究结果表明，dPCR-eDNA检测方法是一种灵敏且准确的检测手段，可用于对P. canaliculata的早期监测及入侵控制。

※ 濒危物种监测：保护区优先划定、种群保护管理

针对濒危锯鳐（Pristis pristis），一项覆盖其历史分布区的dPCR-eDNA检测体系为研究提供了可借鉴的数据与经验。研究结果表明，dPCR-eDNA方法具有高灵敏、高特异、无需捕获即可检测濒危锯鳐的潜力，但在低丰度、动态河口环境中应用时，需配合时空重复采样和被动采样器以提高检出概率，从而为锯鳐的分布确认与保护优先区划定提供可靠依据。

另外国内一项针对长江江豚eDNA/eRNA监测的整合研究提供了直观数据。在低拷贝条件下，dPCR的检测灵敏度与定量准确性显著优于传统qPCR。这些研究结果表明，dPCR-eDNA/eRNA多标记检测方法是一种灵敏且准确的监测手段，可用于对极度濒危的长江江豚的早期监测及种群保护管理。

从河流到湖泊，数字PCR正在为水生生态场景提供更具体的分子检测工具。

新羿数字PCR：让微量核酸检测连接更多生态问题

从入侵物种识别到濒危水生动物调查，从采样方法优化到生态动态研究，eDNA为认识自然打开了新的窗口，数字PCR则为其中的目标核酸检测与定量提供了重要支持。eDNA技术正在重塑生态监测的范式——从“看到才算数”到“一滴水即可知”，监测效率、灵敏度和非侵入性都实现了质的飞跃。

对于海洋研究者而言，值得关注的既有检测性能，也有方法能否适应真实海水样本、结果能否支持实际问题的判断。

新羿生物将持续关注数字PCR在海洋与生态环境研究中的应用进展，与科研工作者共同探索微量核酸检测的更多可能。

参考文献：

1.Qian J, Li Y, et al. Flow conditions govern the efficiency of passive environmental DNA sampling. Environ Int. 2026; 208: 110086.

2. Vautier M, Domaizon I. Advancing Environmental DNA Methods for Monitoring the Reproduction of Quagga and Zebra Mussels in Lakes. Aquaculture, Fish and Fisheries. 2026; 6(3): e70252.

3.Wang L, Zhang X, et al. Application of digital PCR in the detection of low-abundance Pomacea canaliculata eDNA. Pest Manag Sci. 2026; 82(5): 5006-5014.

4. Cubillos-M JC, Fearing A, et al. One Assay to Rule Them All: Development of a Global Environmental DNA Tool to Support Range-Wide Surveys of an Imperiled Sawfish and Its Application in the Eastern Tropical Pacific. Ecol Evol. 2026; 16(6): e73733. 

5. Tan J, Qi Y, et al. Unveiling the potential of eDNA/eRNA approaches for monitoring the critically endangered Yangtze finless porpoise. Glob Ecol Conserv. 2025; 61: e03645.