珊瑚礁生态系统是潜在的“蓝色碳汇”，是全球物种多样性最高、资源最丰富的生态系统之一。受气候变化、珊瑚疾病、长棘海星暴发和各种人类活动的影响，全球珊瑚礁系统正处于快速退化之中，因此监测、评估珊瑚礁生态系统的健康状况非常重要。但传统的珊瑚礁健康状况监测方法成本高，无法满足实时、动态、快速监测的需求，亟需开发自动化、便携式的评估技术，以便对对珊瑚礁生态系统进行实时监测，尤其是需要对致灾性生物进行定量示踪和暴发预警。因此，王丽伟副教授等利用环境DNA（eDNA）具备的非侵入式采样、简单高效等优点，探索其在珊瑚礁健康监测与风险预警领域的应用，已取得的系列成果：
1. 基于eDNA示踪的长棘海星DNA生物传感器研究进展
长棘海星(Crown-of-Thorns Starfish，简称COTS) 被称为“珊瑚杀手”，一旦大面积暴发，会使珊瑚礁生态系统遭受灭顶之灾。目前针对长棘海星示踪与定量评估的传统技术存在缺漏，难以做到准确示踪水体中长棘海星，目前仍缺乏有效的示踪、预警手段，是世界性的生态难题。因此：
(1) 首创性地构建了一种长棘海星eDNA电化学生物传感平台，并实现了珊瑚礁区海域科考现场快速准确、原位评估长棘海星的存在情况。该技术为示踪和预警长棘海星的暴发提供了新思路和技术支持，相关成果发表在中国科学院1区TOP期刊Biosensors and Bioelectronics, 2023, 230, 115265. (IF=12.6)链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115265.
(2) 利用程序化的催化发夹组装/杂交链式反应(CHA/HCR)循环扩增策略，构建了新型高效的长棘海星DNA电化学生物传感器，用于现场检测长棘海星eDNA，其检测限（LOD）达到18.4 f M；定量限（LOQ）达到41.1 f M；此外，还建立了eDNA浓度与长棘海星种群密度的相关性（r = 0.990；P < 0.001）。该技术为现场监测及预警长棘海星暴发提供了新的见解。目前相关成果被收录在中国科学院1区TOP期刊：Science of The Total Environment. (IF = 9.8)
链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172258.
2. 基于eDNA技术的珊瑚益生菌动态监测与珊瑚健康评估
珊瑚益生菌可以有效增强珊瑚对热胁迫的耐受性，从而延缓珊瑚热白化进程。因此目前亟需对低浓度的珊瑚益生菌进行现场快速检测，而开发快速、便捷的珊瑚益生菌监测技术更富有挑战性。本研究开发出一种新型电化学DNA传感器，实现了对鹿角杯形珊瑚益生菌——C. marina的现场动态监测、珊瑚风险等级划分及健康预警。该检测技术可以反映益生菌对珊瑚热应激的保护效果，为全球变暖背景下的珊瑚礁健康评估与保护提供新思路。目前相关成果已经发表在中国科学院1区TOP期刊Biosensors and Bioelectronics, 2024, 243, 115790. (IF=12.6)
链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115790.
3. 基于eDNA技术的珊瑚致病菌动态监测与珊瑚白化预警
珊瑚疾病是造成珊瑚礁覆盖率下降的主要原因之一。研究表明溶珊瑚弧菌(Vibrio coralliilyticus)是一种导致鹿角杯形珊瑚组织裂解的温度依赖性病原体，目前检测溶珊瑚弧菌的方法无法满足非侵入性检测和实时动态监测的需求。本研究基于电化学DNA传感技术，初步构建了一种快速检测溶珊瑚弧菌 eDNA的传感平台，对溶珊瑚弧菌的eDNA具有优异的特异性，并且检出限可以低至皮摩尔水平；且ddPCR结果表明构建的电化学DNA传感器具有很高的准确性；利用构建的电化学DNA传感器对溶珊瑚弧菌侵染组和健康组的eDNA样本进行了测试分析，初步结果表明电化学DNA传感器的测试结果与珊瑚侵染程度具有良好的对应关系，因此该技术为珊瑚健康的现场监测和白化风险预警提供一种有效的策略。相关成果发表在中国科学院2区经典刊物。Bioelectrochemistry, 2024, 158, 108697. (IF = 5)
链接：https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2024.108697.
4. 珊瑚礁区有机污染物快速检测
开发了一种耦合Z型异质结的新型光电化学适配体传感器，用于定量监测珊瑚礁区鱼类体内的超痕量3,3`,4,4`—四氯联苯(PCB77)有机污染物。该工作发表在中国科学院1区TOP刊物 Sensors and Actuators B: Chemical, 2022, 366, 131979。(IF = 8.4)。
链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131979.
（王丽伟/文 论文/图 周剑/编辑 余克服/审核）
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