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技术 · 生态与修复 / 监测与保护

基于eDNA的入侵物种生物监测

通过对环境DNA（eDNA）进行微滴式数字PCR与NGS宏条形码分析，从水、土壤、空气样本中检测入侵与受保护物种，为港口、水电、压载水与自然保护提供早期生物安全预警，符合欧盟《水框架指令》与NEPA。

风险: 低 生态与监测 US · CN · EU 核实于 2026-06-30 · 6 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

环境DNA（eDNA）生物监测通过生物释放到水、土壤或空气中的遗传物质来 检测物种，而无需捕获任何生物体。它是生态咨询中增长最快的领域，因为 入侵物种造成巨大破坏：斑马纹贻贝与斑驴贻贝堵塞水电与核电站冷却管， Sosnowsky大叶独活破坏陆地生态系统，入侵藻类导致鱼类死亡。传统捕获 监测（网具、电鱼、目视）缓慢、费工且具破坏性；过滤1-2升河水即可在 数小时内揭示任何物种，在根除成本仍低时实现早期干预。技术栈将靶向 微滴式数字PCR（ddPCR，在每毫升低于1拷贝浓度下检测入侵物种DNA单 分子）与NGS宏条形码（通过通用标记12S鱼类、COI无脊椎、16S细菌、ITS 真菌盘点整个群落）相结合。欧盟《水框架指令》将eDNA列为核心生态指标， NEPA审查要求施工现场做受保护物种 clearance，IMO《压载水公约》推动港口 监测。六家机构涵盖测序仪（Illumina、Oxford Nanopore）、检测仪器 （Bio-Rad）、服务实验室（NatureMetrics、BGI）与参考研究（水生生物 研究所CAS）。

基于eDNA的入侵物种生物监测关键方向：

  1. 微滴式数字PCR靶向检测： 将样本分成20,000纳升液滴，检测靶标 入侵物种（斑马贻贝、亚洲鲤）低于每毫升1拷贝的DNA单分子。
  2. NGS宏条形码： 在Illumina平台测序通用标记（12S、COI、16S、ITS）， 从一份过滤样本盘点总体生物多样性。
  3. 便携式长读长测序： Oxford Nanopore MinION在野外离网读取eDNA， 实时得出物种判定。
  4. 自动化提取与野外采样： 磁珠机器人工作站与野外蠕动泵每日标准化 处理数百份样本。

行业价值链#

[水 / 土壤 / 空气样本] ──> [膜过滤] ──> [eDNA提取]
                                      │
                          (靶向ddPCR / NGS宏条形码)
                                      │
                                      ▼
[B2B生态报告] <─── [生物信息学] <─── [测序]

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
野外采样在哨点用蠕动泵采集水、土壤或空气输入： 野外团队、蠕动泵。输出： 原始环境样本。
膜过滤通过0.22微米PES膜截留eDNA输入： 水样、PES滤膜。输出： 负载eDNA的膜。
eDNA提取在机器人工作站上裂解与磁珠纯化输入： 膜、裂解缓冲液、磁珠。输出： 纯化eDNA洗脱液。
靶向检测与宏条形码对特定入侵者ddPCR，对清单做12S/COI标记PCR输入： eDNA、引物、ddPCR/qPCR混合液。输出： 液滴数据、扩增子文库。
测序与生物信息学**Illumina/Nanopore读段比对NCBI/BOLD参考库输入： 文库、测序仪、流程。输出： 物种有无清单。
生态报告含香农指数、入侵预警与归档的B2B报告输入： 物种清单、QA。输出： 合规报告、冷冻档案。

该行业的跨领域技术：

  • edna-metabarcoding： 对通用条形码标记（12S、COI、16S、ITS）做PCR扩增后NGS测序，对整个群落进行生物多样性盘点。
  • droplet-digital-pcr： 将样本分成20,000纳升液滴，对靶标入侵物种DNA进行绝对单分子定量。
  • portable-nanopore-sequencing： 在Oxford Nanopore MinION上进行实时离网长读长测序，实现野外物种鉴定。

2 · 替代什么 6 · 按行业匹配

D2E–以寄主专一的生防昆虫控制入侵漂浮水草（凤眼莲、槐叶萍、大薸、空心莲子草），替代反复喷洒水生除草剂
替代: 在水体喷洒2,4-D、草甘膦、敌草快等除草剂；反复机械打捞（部分）
CLASSIC
D2E4以感染沃尔巴克氏体的埃及伊蚊（种群替换）和不相容昆虫技术预防登革热、寨卡和基孔肯雅热，替代反复喷雾杀虫
替代: 城市中针对伊蚊的拟除虫菊酯和有机磷空间喷雾及室内滞留喷洒；家庭储水中投放双硫磷
RELEASE
D1E–以生物修复——营养生物刺激、石油降解微生物制剂、土地耕作/生物堆和植物修复——清除石油和石油产品污染，替代化学分散剂、焚烧和填埋
替代: 海上溢油使用化学分散剂（如 Corexit 类表面活性剂/溶剂混合物）；陆上和水面原位燃烧石油；污染土壤开挖后填埋或焚烧；岸线强力化学清洗
SERV
D1E4村庄、农场、小城镇和雨水用人工（处理）湿地，替代化学沉淀、出水加氯消毒或排放未经处理的污水
替代: 小型污水厂出水加氯（产生氯化副产物）、小规模铁盐/铝盐化学除磷、未经处理或化粪池排放；农村高能耗一体化污水设备
SERV
D1E–以有益线虫防治花园、菜园和草坪害虫——Phasmarhabditis 防蛞蝓，斯氏线虫/异小杆线虫防葡萄黑耳喙象、蛴螬和大蚊幼虫——替代四聚乙醛颗粒和土壤杀虫剂
替代: 四聚乙醛杀螺颗粒（英国自2022年起禁止户外使用）、灭虫威颗粒（欧盟未续登）、花园和草坪土壤杀虫剂（吡虫啉、毒死蜱、联苯菊酯颗粒剂）
MACRO
D1E4不用有毒防腐剂的耐久木材——糠醇化木材（原料来自农业残余物）、乙酰化木材、热改性木材、天然耐久树种和构造防护——替代铬化砷酸铜（CCA）、杂酚油和杀菌浸渍
替代: 铬化砷酸铜（CCA）、杂酚油（煤焦油）、五氯苯酚（PCP）、铜唑等用于露台板、围栏、园林家具、游乐场、电线杆和枕木的杀菌木材防腐剂（部分）
BUILD

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    野外采样
    检查人员在水库哨点采集三份平行的2升水样，用便携蠕动泵标准化体积并避免交叉污染。
  2. 2
    膜过滤纯化与下游
    每个样本通过孔径0.22微米的聚醚砜（PES）圆盘滤膜泵送，截留悬浮细胞与游离DNA；载样滤膜密封于含裂解缓冲液的无菌管中运输。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Tsukishima Kikai 日本
    ✓ ISO 9001
    “Crystallization and refining: In-house developed DP Crystallizer and Oslo Crystallizer for tailored crystallization and refining processes; integrated purification units combining …”
    Emirates Biotech 阿联酋
    160,000 tons per annum 工业规模
    “A neat PLA (PolyLactic Acid) resin with high viscosity and moderate crystallization rate, allowing for higher”
  3. 3
    机器人eDNA提取提取
    Hamilton STAR或Thermo KingFisher工作站裂解滤膜并在磁性微粒上纯化eDNA，乙醇洗涤后洗脱入TE缓冲液，以去除腐殖PCR抑制剂。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Birufinery 印度尼西亚
    “Core product: BiruLift, a biostimulant made from tropical seaweed extracts (designed to reduce chemical fertilizer use while improving crop growth/yield and resilience) and it uses …”
    Aum Enzymes / Infinita Biotech 印度
    “Aum Enzymes is a metabolic engineering firm specializing in generally regarded safe microbial origin Industrial, Food, Feed, Neutraceutical, cosmetic, plant origin [botonical] …”
    Agroenzymas 墨西哥
    “Formulation and extraction technology for stimulating compounds and growth cofactors that ensure the high reactivity of our products.”
  4. 4
    ddPCR与宏条形码
    对于靶标入侵物种，洗脱液与Bio-Rad master mix、引物和TaqMan探针混合，分为20,000个液滴在QX200上做绝对定量；对于总体生物多样性，将通用标记12S与COI做PCR扩增建库，供Illumina测序。
  5. 5
    生物信息学数据、软件与自动化
    生物信息流程对读段做质控、去噪扩增子变异，并比对至NCBI与BOLD参考库，输出含香农多样性指数的物种有无清单。
    谁能完成这一步 自动匹配
    China Everbright Environment Group 中国
    163,050 tonnes
    “As the fundamental component of 5G deployment, optic fibre is critical to making Hong Kong a smart city and laying the groundwork for IoT.”
    UMAMI Bioworks 新加坡
    “Umami Bioworks (Singapore; address 89 Science Park Dr, 04-22) is a B2B cultivated seafood platform/licensing company that enables seafood producers to grow “not caught” species …”
    Vland Biotech 蔚蓝生物 (SSE 603739) 中国
    ✓ ISO 9001 工业规模
    “The two parties will conduct extensive cooperationin the fields of digital agriculture, intelligent breeding and planting,precision feeding, manure treatment, animal disease …”
    JALA 印度尼西亚
    “JALA (jala.tech) is a female-led Indonesian end-to-end, data-driven shrimp aquaculture platform that digitizes pond operations, uses IoT water-quality monitoring and analytics to …”
  6. 6
    B2B生态报告与归档
    为水电运营商生成合规报告，详列群落组成、入侵物种预警与WFD生态状态，并将eDNA归档分装保存于冷冻管，供日后仲裁性重测。

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

Archireef中国香港未分类运营中
MosquitoMate美国研究机构运营中

服务与供货目录 2 · 付费服务

分析与检测服务 · 实验室与分析仪器

领先企业与机构（摘自简报）

公司 / 机构国家关键产品 / 平台技术特点Status 2026
Illumina🇺🇸 美国MiSeq/NextSeq eDNA宏条形码用于AIS早期检测的多物种NGS面板commercial
Bio-Rad Laboratories🇺🇸 美国QX200微滴式数字PCR20,000液滴单分子检测commercial
Oxford Nanopore🇬🇧 英国MinION便携测序仪实时离网野外eDNAcommercial
NatureMetrics🇬🇧 英国eDNA生物多样性服务端到端自然报告平台commercial
BGI🇨🇳 中国NGS/eDNA生物多样性调查城市级生物多样性基线（南京2025）commercial
IHB-CAS🇨🇳 中国长江eDNA参考库97%鱼类条形码覆盖、中华鲟洄游operating

5 · 法规与市场准入

进入俄罗斯/欧亚经济联盟: CLASSIC · 俄罗斯联邦兽医和植物卫生监督局 / 科研院所
以科研为主，需数年
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (not)
美国

美国运行全球规模最大的政府eDNA项目，以联邦政府对水生入侵物种的 监测和NEPA驱动的施工合规为基础。

USGS/USFWS亚洲鲤监测、Illumina/Bio-Rad平台、NEPA合规#

  • 联邦监测： 美国地质调查局（USGS）与鱼类及野生动植物服务局协调全国eDNA网络，追踪银鲤与鳙鲤向五大湖的迁移，采用Bio-Rad QX200平台的ddPCR，其液滴分割对低浓度水相eDNA的检测灵敏度与精度高于qPCR。
  • 测序供应： Illumina（NASDAQ: ILMN）的MiSeq与NextSeq仪器支持多物种eDNA宏条形码面板，用于大型水体入侵物种的早期发现与根除。
  • NEPA与压载水： 美国港口依IMO《压载水管理公约》对船舶压载水进行ddPCR分析，建筑公司用eDNA证明工地无受保护物种，以通过NEPA审查。
欧盟

欧盟已将eDNA纳入《水框架指令》作为核心生态指标，并拥有领先的便携式 测序仪与服务实验室。

Oxford Nanopore野外测序、NatureMetrics服务、水框架指令#

  • Oxford Nanopore（英国）： 其便携式MinION支持野外、离网的eDNA宏条形码工作流，在低资源环境下现场完成"样本到物种"判定，并经Illumina基准验证。
  • NatureMetrics（英国，成立于2014）： 端到端eDNA生物多样性监测服务，为企业与政府提供自然监测、影响报告和决策数据，包括受保护物种工作（如萨默塞特平原的欧洲鳗鲡追踪）。
  • 水框架指令： 欧盟成员国将eDNA作为河流与湖泊健康的主要生态指标，由涵盖欧洲鱼类、两栖动物与大型底栖动物的开源DNA条形码参考库保障生物信息学准确性。
中国

中国在长江沿线部署了全球最大的eDNA网络，评估十年禁渔成效，依托 中科院参考数据库与华大基因（BGI）的生物多样性调查。

长江eDNA网络、IHB-CAS条形码库、BGI生物多样性调查#

  • 中国科学院水生生物研究所（IHB-CAS，武汉）： 其长江鱼类与水生生物DNA条形码数据库覆盖长江97%的鱼类；eDNA揭示了葛洲坝下中华鲟的繁殖洄游规律，刻画了长江江豚栖息环境的病原菌分布，为2021-2030年十年禁渔中期评估提供支撑。
  • 华大基因/BGI（成立于1999年）： 拓展环境DNA监测与生物多样性调查能力，包括与市生态局合作的城市级eDNA生物多样性基线，如2025年南京项目。
  • 自动化平台： 中国生物技术企业在全自动化磁珠eDNA提取平台方面领先，可日处理数百份土壤与水样。

6 · 资金：招标与资助

资助以数字创新提高缺水缺养分环境下农业的韧性
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助根除和/或管理外来入侵物种的生活实验室
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助人类能力持续增强、恢复与维持计划
Air Force -- Research Lab · 美国
2044年8月22日
6520 天
资助从“同一健康”视角研究生态系统和野生物种健康：面对现有和新出现的压力因素，预测其对人类健康的影响
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助以创新生物技术恢复土壤健康、提高农业竞争力和韧性
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天

7 · 技术栈与创新

该技术栈结合野外采样、单分子检测与参考库生物信息学。

  1. 微滴式数字PCR靶向检测：
    • Bio-Rad QX200将eDNA反应分成20,000纳升液滴，用TaqMan荧光探针进行PCR；液滴读取仪对阳性液滴计数以实现绝对定量，可在qPCR出现假阴性的每毫升低于1拷贝水平下检出靶标入侵物种。
  2. NGS宏条形码：
    • 对通用条形码区域做PCR扩增（鱼类12S rRNA、无脊椎动物COI、细菌浮游生物16S、真菌病原ITS），建库后在Illumina MiSeq上测序；生物信息流程去除噪声并将读段比对至NCBI与BOLD参考库。
  3. 便携式长读长测序：
    • Oxford Nanopore MinION在笔记本电脑上实时读取长eDNA扩增子，实现从采样到物种清单的端到端离网宏条形码分析，直接在水体旁完成。

来源 6 · 0 独立来源 · 6 生产商网站

生产商自有网站 6

  1. Illumina 生产商 核实于 2026-06-25 · 未保存链接
  2. Bio rad 生产商 核实于 2026-06-25 · 未保存链接
  3. Oxford nanopore 生产商 核实于 2026-06-25 · 未保存链接
  4. Naturemetrics 生产商 核实于 2026-06-29 · 未保存链接
  5. Bgi 生产商 核实于 2026-06-30 · 未保存链接
  6. Ihb cas 生产商 核实于 2026-06-30 · 未保存链接