长棘海星(Crown-of-Thorns Starfish，Acanthaster cf. solaris，简称CoTS)被称为“珊瑚杀手”，是珊瑚的天敌。长棘海星具有超强的繁殖和存活能力，一旦大面积爆发，则会对健康的珊瑚礁生态系统造成生态灾害，比如澳大利亚大堡礁活珊瑚覆盖度在1985-2012年间下降了50.7%，其中42%的珊瑚死于长棘海星的周期性爆发。目前国际上针对长棘海星示踪与定量评估的技术，主要是通过ROV(遥控无人潜水器)和人工潜水调查，不但耗费大量的人力、物力，难以全面覆盖大面积的珊瑚礁区域，而且容易忽略长棘海星幼体，难以做到准确示踪水体中长棘海星的信息，因此关于长棘海星的有效示踪和预警仍是世界性的生态难题。

针对上述难题，本研究利用环境DNA (eDNA) 对物种高灵敏性的指征特性，结合电化学生物传感技术的便捷、高效、低成本和高特异性等优点，首次构建了长棘海星eDNA生物传感平台；通过与ddPCR检测技术的比对，证明了该传感平台在长棘海星eDNA检测中具有很高的准确性（图1和图2）。通过对现场海水水样检测，在CoTS爆发区域检测到较高浓度的eDNA；在有些站点亦检测到eDNA，但生态调查中未发现CoTS爆发，可能是这些区域存在CoTS幼体；而作为阴性对照的深水非珊瑚礁区域则未检测到长棘海星的eDNA。该生物传感平台对海水的检测结果与实际生态调查的结论一致（图3），进一步表明了该平台的适用性。因此，本研究为实现长棘海星的实时快速检测、示踪和预警提供了新的方法和技术。

图1: 本文图摘

图2: 所构建CoTS电化学生物传感器的灵敏性、特异性和选择性验证

图3: 现场eDNA分析结果与对应的CoTS生态调查图

上述成果以“Ultrasensitive and on-site eDNA detection for the monitoring of crown-of-thorns starfish densities at the pre-outbreak stage using an electrochemical biosensor” 发表在传感器领域国际权威TOP期刊 Biosensors and Bioelectronics，我实验室深海生命与生态过程创新团队王丽伟副教授为文章的第一作者，创新团队首席科学家余克服教授为文章的通讯作者。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566323002075#sec5