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eDNA精准生物监测工程化装备二次开发与推广应用

2021-05-10 13:31:59
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
高端装备制造
项目成果/简介:

环境DNA技术是21世纪生态环境领域革新性技术之一,该技术打破了传统生物监测的局限,对生态系统各生态类群物种组成和丰度的准确解析,为生态系统生物多样性评估和生态健康诊断提供了新的方向,也为相关部门落实推进生态文明建设奠定了技术基础。

本项目开发了一系列基于环境DNA的水生态健康监测相关产品及整套污染诊断解决方案。该技术旨在针对饮用水源、受纳水体、景观水体、污水处理厂等,通过新型生物多样性评估技术快速准确计算出生态受损范围和程度,结合环境污染物诊断关键致毒物质,制定针对性环境修复方案。整套解决方案的创新点:1.开发了一种全新的环境DNA生物检测技术工艺包,用于物种多样性调查、入侵物种检测、濒危物种检测等生态环保领域,该技术完全摆脱了当下基于生物形态区分物种的枷锁,利用物种基因序列差异对生态系统内小到微生物,大到鱼类、哺乳动物等进行快速“无创式”健康体检,实现检测过程数字化和物种识别智能化,全面了解生态系统的自然生物资源。该技术和传统方法相比,物种多样性检测效率提高300%,检测成本下降60%,检测准确性提高30%;2.发明了一套新型的生物毒性评估方法和诊断设备,可实时监测并记录水生生物在水体中的生理反应和行为。通过受试生物的行为表现判断水体是否有毒以及致毒物质的种类,真实监测和评估化学污染物进入水体后对水生生物的急慢性影响,最后在实验室中可以对现场富集在吸附柱里的样品进行洗脱准确分析出为何种致毒物质,从而进行更高层次的风险评价及事故责任鉴定。

南京大学生态毒理与健康风险团队在2012年就开始进行DNA宏条形码相关研究,开发了一系列分子生物监测的方法,监测领域涵盖微生物、浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类等群落,具备深厚的技术积累。目前团队申请国家发明专利19项,授权美国专利1项,软件著作权5项,覆盖涵盖技术方法、物种数据库和 eDNA大数据分析算法3大核心方面。同时,本团队多次承办或联合承办国内环境监测系统的大型培训,包括2019年全国监测系统培训、2020年全国环境监测系统站长培训班、2020年南水北调中线局河南分局培训等多次培训。团队2019年开始带头举办国家年度eDNA会议,目前已成功举办2届会议,邀请领域专家与行业相关人士与会讨论eDNA技术更新与应用推广,获得业内一致好评。项目团队也多次受到主流媒体报道,包括央视新闻联播、南京日报、江苏科技报、紫金山新闻等。团队已在2020年开展了“中国环境科学学会团体标准”的立项工作,将环境DNA技术标准化、流程化,为产品市场化提供重要保障。

应用范围:

eDNA精准生物监测技术主要的应用场景是生物多样性调查,涵盖了常规水生态监测调查、珍稀濒危物种保护性调查、入侵物种分布及种群增长趋势调查、致病生物分布调查等多个监测调查场景,应用部门覆盖环境监测部门、水产部门、水利部门、自然资源等。目前,生态环境部南京环科所、江苏省环境监测中心、浙江省生态环境监测中心、江苏省淡水水产研究所、中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究等已经将该技术纳入管理实施。

效益分析:

生态系统丰富的生物多样性和生态功能是人类可持续发展的前提。我国最新的生态环境“十四五”规划纲要中,就明确未来我国要加强生物监测,水环境管理要逐步从水质目标向水生态转变,大生态监测成为当今发展热点,市场前景广阔。环境DNA技术作为便于市场化推广的生态监测新兴技术,势必将占领大部分生物监测蓝海市场。该项目的顺利开展,不仅能带来巨大的经济效益;还能够将水生态和水环境结合起来,满足当下政府部门及人民群众日益迫切的生态文明建设需求,推动社会可持续绿色发展进程。

知识产权类型:
发明专利
技术先进程度:
达到国际先进水平
成果获得方式:
与企业合作
获得政府支持情况:
省级以下
计划/专项类别:
国家重大科技专项、江苏省杰出青年基金专项
自筹资金:
1200.00万元
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