非法採伐不但會嚴重影響生物多樣性,也讓森林保護難以維繫。非法盜伐也是全球令人頭痛的非法貿易,不但具有高額利潤,而且也很難被發現,進而起訴。

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Photo by Gyanendra Sharma on Unsplash


為何很難被發現呢?
這是因為木材識別十分困難,而使執法不力。傳統上使用的法醫方法(如:木材解剖學和樹木年代學)通常無法自信地將木材證據與非法砍伐樹木的遺骸相匹配。


木材解剖學
透過木材切面觀察及顯微技術觀察,可以了解不同木材的特徵,如:顏色、光澤、氣味、重量和結構來進行識別。

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圖片來源: http://www.woodanatomy.ch/welcome.html Wood Anatomy of Central European Species

 

但如果應用基因檢測技術,則有機會改善這個問題!
 

今年一月,澳洲及美國的跨國研究團隊開發並驗證了一組遺傳標記,可用於美國經常非法砍伐的高價值木材物種----大葉楓(Acer macrophyllum),並進行個體化鑑定。文中使用128個單核苷酸多態性(SNP),且大規模平行定序,開發三個插入/缺失標記。
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文中利用MassARRAY®iPLEX™平台對394個木材樣本進行基因分型,以建立該物種的種群參考數據庫。結果證明所得的DNA測定相當可靠,具有物種特異性。在低DNA濃度(<1 ng /μL)下有效,並適用於木材樣品。可幫助木材種類的法證鑑定有更進一步的發展,並可能改善對非法伐木犯罪的偵查和起訴。
 

接下來我們將深入介紹,這篇研究團隊是如何進行分析以及位點篩選~

 

 

木材鑑定QC品質管控

所有樣本的最低基因座通過率均為95%。95%的標準是透過檢測所有大葉楓及陰性對照組(空白樣本),取一個最大資料量作為閾值,並降低判讀偽陽性的風險。他們同時也進行了試驗的敏感度及專一性測試,發現DNA濃度至少要達到

0.625 ng /μl ,才不會有誤判的風險

 

 

如何篩選基因鑑定marker?

183個基因座中,該如何去蕪存菁,保留鑑定能力較高的SNP位點呢?

 

第一階段篩選

首先,科學家在大葉楓亞種族群內部,找尋符合哈溫平衡(Hardy Weinberg equilibrium)的位點;接著剔除與其他基因座有連鎖不平衡SNP;並選擇雜合度大於0.1SNP。藉由上述這三個步驟,他們總共保留了135個基因座。

 

第二階段遺傳分析

如何利用孟德爾遺傳分析篩選位點呢?

在收集的20種樹木樣本中,先判定木材DNA品質是否通過QC品質管控。分析發現有12種樣本通過了QC閾值,因此適合進一步分析。進一步從這些母樹的周圍收集98個幼苗種子,並確認這些樣本的也通過了QC,因此適合進行樹種親子鑑定

 

團隊總共比較了母樹和幼苗的13,172個基因座型別差異。發現了某些種子並非母樹的後代,因此剔除了23棵幼苗樣本。

基因座型別中,有221位點不和諧(幼苗沒有遺傳到任何母樹的等位基因型),因此予以剔除。最後針對剩餘的75棵樹苗和10棵母樹樣本間,評估標記的10,074個遺傳。在五對母樹與幼苗樣本中,觀察到不一致的四個基因座。因此在進行孟德爾遺傳分析後,他們又排除了四個位點,給出了最終的131個基因座分析位置。

 

這篇研究提供了DNA檢測以及植物法醫驗證的最新進展與趨勢。

大葉楓(Acer macrophyllum)是經常被非法砍伐的高價值木材。利用DNA鑑定及法醫驗證,可以了解親子鑑定、提高偵測敏感度、特異性、並提升鑑定的準確性,適用於法律應用程序。開發的DNA檢測方法可用於支持執法工作,阻止非法採伐活動。

 

歡迎閱讀文獻:
https://www.fsigenetics.com/…/S1872-4973(20)30023-5/fulltext

 

 

豐技生技為MassARRAY台灣總代理,並通過原廠實驗服務認證,提供專業的基因型分析服務。若有任何分析需求,歡迎來電討論:(02)2351-9800

 

作者: 林宇馨 / 豐技生技產品專員

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