Co wspólnego z badaniem diety zwierząt mają kody kreskowe DNA?

• Authors: Marta Czernik

Title variants

EN

What studies of animal diets have in common with DNA barcodes?

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Kody kreskowe DNA (DNA barcoding) są krótkimi wystandaryzowanymi fragmentami DNA służącymi do dokładnej i szybkiej identyfikacji gatunków. Z powodzeniem są one wykorzystywane w identyfikacji znanych, jak i w oznaczaniu nieopisanych dotąd taksonów, w wykrywaniu handlu zagrożonymi gatunkami czy kłusownictwa. Idea ta została niedawno rozwinięta jako tzw. DNA metabarcoding i służy do identyfikacji całych zbiorów różnych gatunków z prób środowiskowych, takich jak woda, gleba czy odchody. W połączeniu z techniką sekwencjonowania wielkoskalowego możliwa jest rekonstrukcja np. dawnych zespołów organizmów z wiecznej zmarzliny oraz opisywanie obecnej bioróżnorodności w dowolnym środowisku bez konieczności wcześniejszego wyodrębniania osobników. Metabarcoding umożliwia także identyfikację składników pokarmu dowolnego gatunku zwierzęcia na podstawie DNA zawartego w jego odchodach. Metoda ta znacznie ułatwia analizę nawet bardzo złożonych diet, dając przy tym wysokiej jakości wyniki. Analiza jakościowego i ilościowego składu diety tą metodą dostarcza informacji niezbędnych np. do ochrony zagrożonych gatunków czy zarządzania gatunkami łownymi.

EN

DNA barcodes are short DNA fragments standardized for accurate and rapid species identification. They are successfully applied in taxonomic identification of new organisms as well as in detecting illegal trade of endangered species and poaching. DNA barcodes are used also in metabarcoding, i.e. identification of whole sets of different species from environmental samples such as water, soil or feces. Combination with the next-generation sequencing technology allows to reconstruct biodiversity in the past (permafrost samples) and describe its current state in any environment. Metabarcoding enables the identification of diet components of the species based on the DNA from its stools. This method is much faster and easier to analyze even the most complex diet, which provides data to the protection of endangered species or facilitates the management of game animals.

Keywords

PL

kody kreskowe DNA; DNA barcoding; DNA metabarcoding; sekwencjonowanie wielkoskalowe; dieta

EN

DNA barcodes; DNA barcoding; DNA metabarcoding; high throughput sequencing; diet

• Publisher: Instytut Badań Edukacyjnych
• Journal: Edukacja Biologiczna i Środowiskowa
• Year: 2015
• Issue: 2
• Pages: 3-10

Dates

published

2015-06-30

Contributors

author

Marta Czernik

• Uniwersytet w Białymstoku, Instytut Biologii

References

• Alvarez I, Wendel JF (2003). Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference. Mol. Phylogenet. Evol. 29:417–434
• Andersen K, Bird KL, Rasmussen M, Haille J, Breuning-Madsen H i wsp. (2012). Meta-barcoding of ‘dirt’ DNA from soil reflects vertebrate biodiversity. Mol. Ecol. 21:1966–1979. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05261.x
• Baker CS, Steel D, Choi Y, Lee H, Kim KS, Choi SK, Ma YU, Hambleton C, Psihoyos L, Brownell RL, Funahashi N (2010). Genetic evidence of illegal trade in protected whales links Japan with the US and South Korea. Biol. Lett. 6:647–650. doi: 10.1098/rsbl.2010.0239
• Clare EL, Barber BR, Sweeney BW, Hebert PDN, Fenton MB (2011) Eating local: influences of habitat on the diet of little brown bats (Myotislucifugus). Mol. Ecol. 20:1772–1780. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05040.x
• Coissac E, Riaz T, Puillandre N (2012). Bioinformatic challenges for DNA metabarcoding of plants and animals. Mol. Ecol. 21:1834–1847. doi: 10.1111/j.1365-294X.2012.05550.x
• Cristescu ME (2014). From barcoding single individuals to metabarcoding biological communities: towards an integrative approach to the study of global biodiversity. Trends Ecol. Evol. 29:566-571. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2014.08.001
• Czernik M, Taberlet P, Świsłocka M, Czajkowska M, Duda N, Ratkiewicz M (2013). Fast and efficient DNA-based method for winter diet analysis from stools of three cervids: moose, red deer, and roe deer. Acta Theriol. 58 (4):379-386. doi: 10.1007/s13364-013-0146-9
• Deagle BE, Kirkwood R, Jarman SN (2009). Analysis of Australian fur seal diet by pyrosequencing prey DNA in faeces. Mol. Ecol. 18:2022-2038. doi: 10.1111/j.1365-294X.2009.04158.x
• Deagle BE, Thomas AC, Shaffer AK, Trites AW, Jarman SN (2013). Quantifying sequence proportions in a DNA-based diet study using Ion Torrent amplicon sequencing: Which counts count? Mol. Ecol. Res. 13:620-633. doi: 10.1111/1755-0998.12103
• De Barba M, Miquel C, Boyer F, Mercier C, Rioux D i wsp. (2014). DNA metabarcoding multiplexing and validation of data accuracy for diet assessment: application to omnivorous diet. Mol. Ecol. Res. 14(2):306-23. doi: 10.1111/1755-0998.12188
• Dejean T, Valentini A, Miquel C i wsp. (2012). Improved detection of an alien invasive species through environmental DNA barcoding: the example of the American bullfrog Lithobatescatesbeianus. J. Appl. Ecol. 49:953–959
• Epp LS, Boessenkool S, Bellemain EP, Haile J, Esposito A, Riaz T et al. (2012). New environmental metabarcodes for analysing soil DNA: potential for studying past and present ecosystems. Mol. Ecol. 21: 1821–1833. doi:10.1111/1462-2920.12020
• Hebert PDN, Ratnasingham S, deWaard JR (2003). Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunit 1 divergences among closely related species. Proc. Biol. Sci. 270:S96-S99
• Hebert PDN, Penton EH, Burns JM, Janzen DH, Hallwachs W (2004). Ten species in one: DNA barcoding reveals cryptic species in the neotropical skipper butterfly Astraptes fulgerator. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101:14812–14817
• Hebert PDN, Gregory TR (2005). The promise of DNA barcoding for taxonomy. Syst. Biol. 54:852-859
• Hofreiter M, Poinar HN, Spaulding WG, Bauer K, Martin PS i wsp. (2000). A molecular analysis of ground sloth diet through the last glaciation. Mol. Ecol. 9:1975–1984
• Kowalczyk R, Taberlet P, Coissac E et al. (2011). Influence of management practices on large herbivore diet-Case of European bison in Białowieża Primeval Forest (Poland). For. Ecol. Manag. 261:821–828. doi: 10.1016/j.foreco.2010.11.026
• Rollo F, Ubaldi M, Ermini L, Marota I (2002). Otzi’s last meals: DNA analysis of the intestinal content of the Neolithic glacier mummy from the Alps. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99:12594–12599. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.192184599 (dostęp 25.11.2014)
• Shehzad W, Riaz T, Nawaz MA, Miquel C, Poillot C, Shah SA i wsp. (2012). Carnivore diet analysis based on next-generation sequencing: application to the leopard cat (Prionailurus bengalensis) in Pakistan. Mol. Ecol. 21:1951–1965. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05424.x
• Sogin ML, Morrison HG, Huber JA, Welch DM, Huse SM i wsp. (2006). Microbial diversity in the deep sea and the underexplored ‘‘rare biosphere’’. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103:12115–12120. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0605127103
• Taberlet P, Coissac E, Pompanon F, Gielly L, Miquel Ci wsp. (2007).Power and limitations of the chloroplast trnL (UAA) intron for plant DNA barcoding. Nucleic Acids Res. 35:e14
• Taberlet P, Coissac E, Pompanon F, Brochmann C, Willerslev E (2012). Towards next-generation biodiversity assessment using DNA metabarcoding. Mol. Ecol. 21:2045–2050
• Tautz D, Arctander P, Minelli A, Thomas RH, Vogler AP (2003). A plea for DNA taxonomy. Trends Ecol. Evol. 18:417-434
• Thomsen PF, Kielgast J, Iversen LL, Wiuf C, Rasmussen M, Gilbert MTP, Orlando L, Willerslev E (2012). Monitoring endangered freshwater biodiversity using environmental DNA. Mol. Ecol. 21:2565–2573. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05418.x
• Warner K, Timme W, Lowell B, Hirshfield M (2013). Oceana Study Reveals Seafood Fraud Nationwide. February 2013. Dostępny na: http://oceana.org/sites/default/files/reports/National_Seafood_Fraud_Testing_Results_FINAL.pdf (dostęp 25.11.2014)
• Willerslev E, Hansen AJ, Binladen J, Brand TB, Gilbert MTP, Shapiro B, Bunce M, Wiuf C, Gilichinsky DA, Cooper A (2003). Diverse Plant and Animal Genetic Records from Holocene and Pleistocene Sediments. Science 300:791-795. doi: 10.1126/science.1084114
• Willerslev E, Cappellini E, Boomsma W, Nielsen R, Martin B i wsp. (2007). Ancient Biomolecules from Deep Ice Cores Reveal a Forested Southern Greenland. Science:317:111–114. doi: 10.1126/science.1141758
• Valentini A, Miquel C, Nawaz MA et al. (2009) New perspectives in diet analysis based on DNA barcoding and parallel pyrosequencing: the trnL approach. Mol. Ecol. Res. 9:51–60
• Vences M, Thomas M, van der Meijden A, Chiari Y, Vieites D (2005) Comparative performance of the 16S rRNA gene in DNA barcoding of amphibians. Front. Zool. 2:5
• Yoccoz NG, Brathen KA, Gielly L, Haille J, Edwards ME, Goslar T i wsp. (2012). DNA from soil mirrors plant taxonomic and growth form diversity. Mol. Ecol. 21:3647–3655. doi: 10.1111/j.1365-294X.2012.05545.x
• Yu DW, Ji Y, Emerson BC, Wang X, Ye C, Yang C, Ding Z (2012). Biodiversity soup: metabarcoding of arthropods for rapid biodiversity assessment and biomonitoring. Methods Ecol. Evol. 3:613-623. doi: 10.1111/j.2041-210X.2012.00198.x