DNA-baserte metoder som verktøy i overvåking av invertebrater i innsjøer

Abstract

Jensen T.C., Brandsegg H., Bækkelie K.A.E., Davey M., Fossøy F., Lungrin E., Majaneva M.; Schartau A.K., Velle G., Walseng B. 2021. DNA-baserte metoder som verktøy i overvåking av invertebrater i innsjøer. NINA Rapport 2044. Norsk institutt for naturforskning. DNA-baserte metoder er en type metoder for overvåking og kartlegging av biologiske organismegrupper, og metodene har et stort potensial for anvendelse i ferskvann. Metodene har gjennomgått en rask utvikling, men fokuset har vært på bunndyr og elver. Det har vært forholdsvis lite fokus på bruk av DNA-baserte metoder i innsjøer. Småkreps og bunndyr er viktige indikatororganismer i overvåkingen av innsjøer i Norge. Formålet med denne pilotstudien var å teste ut DNA-baserte prøvetyper og innsamlingsmetoder til kartlegging av småkreps og bunndyr i overvåkingssammenheng, samt å sammenligne denne metodikken med tradisjonell innsamlings- og bestemmelsesmetodikk. Seks innsjøer i delprogram Øst av overvåkingsprogrammet ØKOFERSK inngikk i undersøkelsen. I alle innsjøene ble det tatt litorale og pelagiske småkrepsprøver. I fire av innsjøene ble det tatt bunndyrprøver i litoralsona og i utløpselven. For begge organismegrupper ble det tatt prøver med konvensjonell prøvetakingsmetodikk (planktonhåv og bunndyrhåv) og miljøDNA-prøver (filtrerte vannprøver). For hver stasjon omfattet prøveopparbeidingen for både småkreps og bunndyr: i) en planktonprøve/sparkeprøve opparbeidet med konvensjonell metodikk (stereolupe/mik-roskop), ii) to planktonprøver/sparkeprøver for DNA-ekstraksjon/PCR/sekvensering, og iii) to vannprøver for DNA-ekstraksjon/PCR/sekvensering. For småkreps ble DNA-ekstraksjonen gjort på hele småkrepsprøven (bulkprøve). For bunndyr ble DNA-ekstraksjonen gjort på sprit fra bunndyrprøvene (EtOH-prøve). For bunndyrprøvene og de filtrerte vannprøvene ble det brukt en universell eukaryot-markør for det mitokondrielle genet COI. Siden denne markøren ikke er så velegnet til å amplifisere en del vanlige arter av calanoide hoppekreps (Calanoida) modifiserte vi markøren til bruk for småkreps. Det ble brukt to «trenede referansedatabaser» til artsidentifikasjon. Siden det ble brukt en markør som er utviklet til å fange opp så mange akvatiske småkreps- og bunndyrarter som mulig, resulterte det i at spesifisiteten varierte svært mye mellom bulk/EtOH- og vannprøver. Størstedelen av DNAet i en vannprøve består av bakterier, sopp og encellete alger, som også fanges opp av en generell markør. Ved å bruke en mer spesifikk markør kombinert med ekstraksjon av DNA fra organismer/prøvefiksativ, kan DNA-metastrekkoding bli enda mer anvendbar ved å utelukke artene som ikke er målgruppe. Det ble registrert vesentlig flere arter småkreps med konvensjonelle metoder sammenlignet med DNA-baserte metoder, hvilket kan forklares med dårlig dekningsgrad for strekkoder i referansebiblioteket (BOLD) for de norske artene. Det var også stor forskjell mellom de to anvendte DNA-metodene for småkreps. Bulk-prøver oppnådde større likhet med konvensjonelle prøver enn vannprøver både mht. antall arter registrert og artssammensetningen. For bunndyr var det ikke så stor forskjell i artsantall og arts-sammensetningen mellom de ulike metodene som det var for småkreps. Dette gjaldt særlig antall arter registrert, der det var liten forskjell mellom etanolprøver og vannprøver i sammenligningen med konvensjonelle prøver. I et kortere tidsperspektiv vil det være mer hensiktsmessig å satse videre på konvensjonell prøvetakingsmetodikk og bruk av bulkprøver og etanolprøver fremfor innsamling av miljø-DNA fra vannprøver for hhv. småkreps og bunndyr. Inntil videre er anbefalingen imidlertid at man fortsetter med konvensjonelle metoder som brukes i dag inntil ulike utfordringer knyttet til de DNA-baserte metodene er løst og disse metodenes anvendelighet er vurdert nøyere.