Analys av bytespreferens hos Dytiscidae

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Analys av bytespreferens hos Dytiscidae"

Kristina Sandberg
för 8 år sedan
Visningar:

1 Uppsala Universitet Analys av bytespreferens hos Dytiscidae - Förberedande experiment och sekvensering av DNA från bytesdjur Thomas Z. Persson Vinnersten 1, Peter Halvarsson 1 och Jan O Lundström 1 1 Avdelningen för populationsbiologi och naturvårdsbiologi, institutionen för ekologi och evolution, evolutionsbiologiskt centrum Uppsala universitet, Norbyvägen 18D, Uppsala. 1

Persson Vinnersten 1, Peter Halvarsson 1 och Jan O Lundström 1 1 Avdelningen för

2 Inledning Näringsvävar och predator byte interaktioner är centralt inom biologi och noggranna studier av samspel mellan arter är av stor vikt för att förstå hur de ekologiska systemen är uppbyggda och fungerar. Bristen på detaljerad kunskap rörande interaktioner mellan akvatiska insekter i temporära våtmarker har under senare år blivit mer uppenbar. I akvatiska miljöer är interaktionsstudier extremt svåra att genomföra då vattnet sällan är kristallklart och fritt från vegetation, istället får man genomföra experiment från laboratorieuppställningar där beteenden och interaktioner kan studeras (Rowe 1994; Ribera et al. 1997; Lundkvist et al. 2003; Ribera et al. 2003). Idag finns det även DNA metoder för att kunna påvisa om en interaktion mellan två eller flera arter har ägt rum. Genom sekvensering av bytesdjurs-dna går det på molekylär väg att identifiera en predator bytes relation (Zaidi et al. 1999; Symondson 2002; Agusti et al. 2003). Den del av genomet som visat sig vara användbart när det gäller insektsstudier är enzymet cytokrom oxidase subunit I som finns i mitokondrien (COI mtdna) (Symondson 2002; Foltan et al. 2005). Vid Färnebofjärden förekommer larver av Culicidae i riklig mängd i temporära våtmarker och speciellt översvämningsmyggornas larver (funktionell grupp 2b enligt Schäfer et al. 2004) kan utvecklas i mycket stora populationer under relativt kortvariga översvämningar sommartid. Men används denna kortvariga och rika bytesresurs av predatorer, hur viktiga är i så fall stickmygglarverna som byten och hur reagerar predatorerna om denna resurs plötsligt reduceras mycket kraftigt. Mina studier fokuseras på predator bytesrelationer med bytesdjuren Culicidae som central spelare och Dytiscidae som predator. Material och metoder Predatorer Dytiscidae består i Sverige av 149 arter och 83 av dessa förekommer i våra studieområden vid Färnebofjärden. De adulta Dytiscidae som ingår i experimentet är Rhantus exsoletus och dytiscidlarverna som identifierades presumtivt i efterhand tillhörde underfamiljerna Colymbetinae och Dytiscinae. Bytesdjur Culicidae består i Sverige av 47 arter och 25 av dessa förekommer i våra studieområden vid Färnebofjärden (Dahl 1977; Schäfer 2004). Födoförsök med dytiscidae: larver och adulta Födoförsöket syftar till att utveckla en molekylär metod för att identifiera bytesdjur i maginnehållet på predatorer. Dytiscidlarver av olika arter samt adulta Rhantus exsoletus insamlades under våren 2006 vid Nordmyra, Tärnsjö och transporterades till laboratoriet i Österfärnebo för experiment. Individerna placerades i separata behållare och fick svälta i minst 24 timmar före experimentet för att säkerställa att de inte hade kvar några rester av bytesdjur i mag och tarmkanalen. Totalt användes 24 larver och 10 adulta Dytiscidae i försöket. I försöksuppställningen erbjöds hälften av dytiscidlarverna fem culicidlarver av 2

I akvatiska miljöer är interaktionsstudier extremt svåra att genomföra då vattnet sällan är kristallklart och fritt från vegetation, istället får man genomföra experiment från

3 skogsmygg (funktionell grupp 2a Schäfer et al. 2004) medan den andra hälften erbjöds larver av översvämningsmygg. En tredjedel av dytiscidlarverna lades i 95 % etanol omedelbart efter de ätit (T=0), den andra tredjedelen fick smälta bytet i 12 timmar (T=12) och den sista tredjedelen i 24 timmar (T=24) innan även de lades i etanol. Samtliga dytiscidlarver fick endast äta en culicidlarv. De adulta Rhantus exsoletus blev på motsvarande sätt erbjudna fem larver av översvämningsmygg och här lades fyra stycken direkt i etanol medan två stycken fick smälta bytet i 12 timmar. För både dykarlarverna och de adulta dykarna lades tre stycken svultna individer direkt i etanol utan att erbjudas någon föda. Samtliga etanolprover förvaras sedan i 80 frys. Sekvensering av bytesdjurens DNA (Culicidae) I denna förstudie av sekvensering utav Culicidae och Simulidae har vi utgått från vanligt förekommande arter vid Färnebofjärden. Insamling av vuxna Culicidae genomförs årligen i våra studieområden och de identifieras fortlöpande till art. Ur detta omfattande material tog vi ut 1 individ från 16 olika arter för DNA extraktion och sekvensering. De 16 culicidarterna i studien är: Aedes cinereus, A. rossicus, A. vexans, Anopheles claviger, Coquilletidia richiardii, Culex pipiens/torrentium, Culiseta alaskaensis, Cu. morsitans, Cu. ochroptera, Ochlerotatus annulipes, Oc. cantans, Oc. communis, Oc. diantaeus, Oc. intrudens, Oc. punctor samt Oc. sticticus. Som utgrupp, att jämföras mot, användes familjen Simuliidae (en individ). DNA från de sexton culiciderna och den enda simuliden saltextraherades och för att minimera risken för kontamination togs ben och vingar bort före extraktion. Två alternativa primerpar användes för att amplifiera den aktuella mitokondriegenen med PCR. Vid sekvensering användes samma primerpar. Primerparen (mtd6 mtd9 respektive mtd 10 mtd12) har tidigare använts för stickmyggssekvensering (Gurney et al 2001). Sekvensering av PCR produkten gjordes med en MegaBace De erhållna sekvenserna editerades med BioEdit För analys av variationen mellan sekvenserna användes Mega 3.1, bootstrap replikat. Resultat Förberedande experiment: Födoförsök Födoförsöket fungerade mycket bra och samtliga 24 dytiscidlarver fångade och sög ur en culicidlarv inom 30 minuter. De vuxna Rhantus exsoletus åt inom 3 minuter. De 4 Rhantus exsoletus som tillhör T=0 åt 3, 5, 1 samt 1 culicidlarv, de 2 Rhantus exsoletus från T=12 åt 1 culicidlarv var. Sekvensering av Culicidae Av de två alternativa primerpar som användes gav samtliga produkt. Primerpar 1 (mtd6 mtd9) gav längder på baspar och primerpar 2 (mtd10 mtd12) längder på baspar. Generellt gav primerpar 2 sekvenser av lägre kvalitet alltså valdes primerpar 1 för vidare analyser. Efter editering fick vi ut en sekvens på 337 baspar som användes för att studera variationen mellan arterna. Totalt fann vi 127 variabla sites i de totalt 337 basparen (38 %) (Figur 1). De 127 variabla sitesen fördelar sig jämt över den 337 baspar långa sekvensen. 3

de lades i etanol. Samtliga dytiscidlarver fick endast äta en culicidlarv.

4 Figur 1. Exempel på den variation som finns i form av variabla sites (de gula kolumnerna) hos sexton Culicidae och en Simulum sp. i cytochrome oxidase subunit I i mitokondrien (mtd COI). Sammanfattning och framtida studier Sekvenserna uppvisar tillräcklig variation mellan arterna för att en anpassning av Multiplex PCR metoden till ett Culicidae Dytiscidae system bör kunna utvecklas. För att gå vidare i studien krävs att artspecifika primers tas fram för att med hjälp av Multiplex PCR (Harper et al. 2005) kunna screena maginnehållet efter DNA från Culicidae. Vidare utveckling av metoden inbegriper screening av maginnehåll hos predatorer oavsett bytesdjur. En förutsättning är då att sekvenser från alternativa bytesdjur tas fram. 4

Sammanfattning och framtida studier Sekvenserna uppvisar tillräcklig variation mellan arterna för att en anpassning av Multiplex PCR metoden till ett Culicidae Dytiscidae system bör

5 Referenser Agusti, N., S. P. Shayler, J. D. Harwood, I. P. Vaughan, K. D. Sunderland and W. O. C. Symondson (2003). "Collembola as alternative prey sustaining spiders in arable ecosystems: prey detection within predators using molecular markers." Mol Ecol 12(12): Dahl, C. (1977). "Taxonomy and geographic distribution of Swedish Culicidae (Diptera, Nematocera)." Entomol. Scand. 8: Foltan, P., S. Sheppard, M. Konvicka and W. O. C. Symondson (2005). "The significance of facultative scavenging in generalist predator nutrition: detecting prey in the guts of predators using PCR." Mol Ecol 14: Gurney, T., Elbel, R., Ratnapradipa, D., and Dickson, SL (2001) Preliminary studies of Utah mosquitoes by DNA sequencing. 53rd Proceedings of the Utah Mosquito Abatement Association. Harper, G. L., R. A. King, C. S. Dodd, D. Harwood, D. M. Glen, M. W. Bruford and W. O. C. Symondson (2005). "Rapid screening of invertebrate predators for multiple." Mol Ecol 14(3): Lundkvist, E., J. Landin, M. Jackson and C. Svensson (2003). "Diving beetles (Dytiscidae) as predators of mosquito larvae (Culicidae) in field experiments and in laboratory tests of prey preference." Bulletin of Entomological Research 23: Ribera, I. and G. N. Foster (1997). "Functional types of diving beetles (Coleoptera:Hygrobiidae and Dytiscidae), as identified by comparative swimming behaviour." Biological Journal of the Linnean Society 61: Ribera, I., G. N. Foster and A. P. Vogler (2003). "Does habitat use explain large scale species richness patterns of aquatic beetles in Europe?" Ecography 26: Rowe, R. J. (1994). "Predatory behaviour and predatory versatility in young larvae of the dragonfly Xanthocnemis zealandica (Odonata, Coenagrionidae)." New Zealand Journal of Zoology 21: Schäfer, M. (2004). Mosquitoes as a Part of Wetland Biodiversity, Doc. thesis Uppsala University. Intellecta DocuSys AB. Sollentuna. Schäfer, M. L., J. O. Lundström, M. Pfeffer, E. Lundkvist and J. Landin (2004). Biological diversity versus risk for mosquito nuisance and disease transmission in constructed wetlands in southern Sweden. 18: Symondson, W. O. C. (2002). "Molecular identification of prey in predator diets." Mol Ecol 11(4): Zaidi, R. H., Z. Jaal, N. J. Hawkes, J. Hemingway and W. O. C. Symondson (1999). "Can multiple-copy sequences of prey DNA be detected amongst the gut contents of invertebrate predators?" Mol Ecol 8(12):

"Taxonomy and geographic distribution of Swedish Culicidae (Diptera, Nematocera)." Entomol. Scand. 8: 59-69. Foltan, P., S. Sheppard, M. Konvicka and W. O. C. Symondson (2005).

Relevanta dokument

Stickmyggor och översvämningsvåtmarker i Deje, Forshaga kommun, sommaren 2010

Uppsala 2010-11-29 Stickmyggor och översvämningsvåtmarker i Deje, Forshaga kommun, sommaren 2010 Jan O. Lundström & Martina Schäfer Mygg & miljö gruppen Programmet för populationsbiologi och naturvårdsbiologi