深海探測結合第三代定序 國研院自主開發高流量eDNA模組

在海洋生態研究中，由於深海具有高壓、低溫及生物密度低等特性，傳統的生物多樣性調查多仰賴網具、底拖網及水下攝影機等方式，不僅作業成本高，也可能干擾脆弱的海床與底棲生態。國研院海洋中心自主開發「深海高流量eDNA採樣模組」，將深海現地高流量環境DNA（eDNA）採樣與第三代基因定序技術整合，並於臺灣西南海域完成實測，一次得以辨識365種深海生物。這是全球首次透過深海現地高流量eDNA採樣結合第三代基因定序，以分子檢測同步解析多種深海生物類群，為臺灣建立低干擾、自主化的深海生態調查技術。

圖一 : 左起為國研院營運推廣室主任張龍耀、國研院院長蔡宏營、國研院海洋中心主任廖德裕、國研院海洋中心助理研究員王豐寓合影。

近年國際海洋研究逐步導入eDNA技術，藉由分析生物殘留於水體中的細胞、組織及排泄物等DNA訊號，在不直接捕捉生物的情況下掌握物種分布。然而傳統eDNA多採集約1至2公升水體，再經PCR放大特定基因訊號並搭配次世代定序（NGS）分析，每次通常聚焦魚類或甲殼類等特定生物類群，而且PCR擴增過程可能由於引子放大產生分析偏差。

國研院海洋中心自2023年投入相關技術研發，打造可直接布放深海的高流量採樣設備。國研院海洋中心關鍵技術組王豐寓博士表示，模組整合耐高壓深海馬達、低污染風險蠕動幫浦及可依研究需求更換孔徑的過濾模組，每小時可過濾超過100公升海水。設備抵達海床定點後，可依預設1小時以上的時間自動採樣，隔日再進行回收，大幅增加取得微量深海eDNA的效率，同時降低對底棲環境的干擾。

在分析端，研究團隊進一步導入第三代基因定序，直接針對水體採樣的eDNA進行分析，減少PCR擴增時造成的偏差，並且利用長讀長定序能力同步解析不同生物類群，使深海生態調查由過去針對特定物種，朝向多物種、廣域生物多樣性分析發展。

圖二 : 國研院首創「深海高流量eDNA採樣模組」的特色，在於整合深海探測設備、基因定序及自主技術鏈。

實測結果顯示，採樣模組在臺灣西南海域深海海床自動過濾1小時後，共取得超過2,200萬條環境DNA序列，經資料庫比對辨識出365種深海生物，涵蓋魚類、軟體動物、甲殼類、深海珊瑚及棘皮動物等。

從技術發展來看，這項成果的關鍵不只是提高採水量，而是將「深海耐壓設備、高流量自動採樣、eDNA分析與第三代定序」串成完整技術鏈。未來若進一步朝長時間布放、多點聯網與自動化資料分析發展，可望應用於深海生物多樣性調查、海洋保育、資源管理及長期生態監測，也有助臺灣累積自主深海觀測設備與海洋生物資料庫能力，展現深海科學研究與探測技術自主性研發能量。