Presentation av EDNA & dagens schema, övergripande presentation av COST Maria Kahlert EDNA-möte 2017: 28 April Lokal: Havs- och Vattenmyndigheten (HaV), Göteborg Konferensrum Åskan
EDNA syfte & mål Nätverk och forum för möten mellan forskare och miljöövervakare. Grundad oktober 2016. Syfte: Knyta den pågående forskningen till miljöövervakningen Hjälpa intresserade avnämare genom djungeln av möjligheter och begrepp Mål: Gynna framtagande och användande av kvalitetssäkrade DNA-metoder för miljöövervakning och miljöanalys
Dagens syfte följa upp EDNA:s arbetsgruppers resultat, relevanta rapporter, pågående aktiviteter därifrån formulera en struktur för ett effektivt samarbete mellan miljöövervakning och forskning i Sverige (gällande DNA-baserade metoder) målet är att skriva ett konkret dokument kring behoven, visionen, funktioner, strategi och möjlig finansiering utbyta information och knyta kontakter
Dagens schema 9.00-9.20 Presentation av EDNA & dagens schema, övergripande presentation av COST. Maria Kahlert 9.20-10.40 Presentation av rapportresultat (vad finns redan?), fika under tiden 9.20-9.40 Presentation av rapportresultat (Barcoding i Sverige & SWEBOL, samt jämförelse med NORBOL). Malin Strand 9.40-10.00 Presentation av rapportresultat (edna & fisk: vad har gjorts, vilka är bristerna, vad saknas). Patrik Bohman 10.00-10.20 Presentation av rapportresultat (Att bygga upp en referensdatabas för streckkodning). Rasmus Hovmöller 10.20-10.40 Presentation av rapportresultat (DNA för akvatisk miljöövervakning). Gunilla Ejdung 10.40-11.30 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat 11.30-12.30 Lunch 10.40-11.00 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat presekvensering, incl. WG3. [Micaela A. Hellström] 11.00-11.15 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat case studies. Siv Husby 11.15-11.30 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat beställarperspektivet. Stina Drakare 12.30-13.30 12 Speed-presentations-minikongress. 5 minuter per deltagare att presentera sitt projekt. (Alexander Eiler, Daniela Figueroa, Siv Huseby, Maria Kahlert, Karl Lundström, Åke Olson, Johan Stendahl, Jan Stenlid, Per Sundberg) 13.30-14.30 Formulera en struktur för ett effektivt samarbete mellan miljöövervakning och forskning i Sverige (gällande DNA-baserade metoder) (diskussion) 14.30-15.00 fika 15-16.30 Skriva ett utkast till ett konkret dokument som kan utgöra underlag för en ansökan och presentation för relevanta aktörer/partner (att revideras via email efter mötet)
http://dnaqua.net VOTE 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) 5
A very quick introduction to DNAqua-net... Presentation to ECOSTAT, the CIS working group of the European commission (presentation: Martyn Kelly) 4-6 April 2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) CA15219
DNAqua-net on one slide... Reliable data are needed to underpin decisions on how to manage the natural environment Morphology-based assessments have a long tradition for use for ecological assessment; we know their strengths and their weaknesses Most WFD methods are based on these approaches DNA-based methods are new but currently used mostly in academic studies; they are capable of revealing taxonomic and functional diversity for all biota at realistic costs How can these new technologies enhance the way that Europe manages its aquatic resources? 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) 7
DNAqua-Net mål Främja tillämpningen av DNA-baserade verktyg för biodiversitetsanalys och miljöövervakningen & utveckla en färdplan för att inkludera dessa verktyg i standardiserade ekologiska bedömningar av akvatiska ekosystem i Europa (och utanför) i samarbete mellan forskning & miljöövervakning WFD, MSFD, Habitatdirektiv... 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) CA15219
Struktur & arbetsgrupper... Action Chair (Florian Leese) Vice-Chair (Agnès Bouchez) T. Ekrem / F. Ciampor J. Pawlowski /M. Kahlert K. Bruce / E. Keskin K. Abarenkov/D. Fontaneto P. Mergen / D. Hering Grant Manager (Alexander Weigand) Arbetsplaner 2017: WG1 DNA Barcode References Review av referensdatabaser i Europa, vad finns & vad saknas WG2 Biotic Indices & Metrics Utveckling av index baserad på molekylära data Jämförelse av ekologisk statusklassning mellan traditionella och molekylära metoder WG3 Field & Lab Protocols Review av presekvenseringsprotokoller Utveckling av en strategi för att testa och jämföra olika protokoller WG4 Data Analysis & Storage Review av bioinformatiken i Europa Utveckling av en strategi för att testa och jämföra olika pipelines WG5 Implementation Strategy & Legal Issues ECOSTAT workshop Annan dissimination av DNAqua-net 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) 9
A two-way conversation... ECOSTAT can help DNAqua-net members understand the regulatory framework within which new methods must work DNAqua-net can help Member States understand how the new technologies may lead to better regulation... 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) 10
Frågor till er GBIF och DNAqua-net finns ett nationellt Svensk initiativ att komplettera referensdatabaser med streckkoder för olika organismer? Eller vilka mindre projekt finns? (fråga Mattias Geiger, GBIF) kontakta Maria & Malin WG1 Survey: https://docs.google.com/forms/d/e/1faipqlscrda0ggibz2o1vghwmgs4lxcfug6gw6eqeyco4zy- Ecz6oVg/viewform?c=0&w=1 Please specify what kind of taxonomic checklists exist for your country (freshwater and marine, general checklist) and WFD-species lists) What is the best, most up to date, source for checklists in your country? Would you be willing to act as a national contact point to provide species lists (WFD relevant taxa, taxon lists etc.) from your country? Would you be willing to act as taxonomic coordinator for species lists for Europe to be used in gap-analysis? Would you be willing to curate the barcode reference library for your taxonomic group? 12/05/2017 COST Action CA15219 (DNAqua-Net) 11
Dagens schema 9.00-9.20 Presentation av EDNA & dagens schema, övergripande presentation av COST. Maria Kahlert 9.20-10.40 Presentation av rapportresultat (vad finns redan?), fika under tiden 9.20-9.40 Presentation av rapportresultat (Barcoding i Sverige & SWEBOL, samt jämförelse med NORBOL). Malin Strand 9.40-10.00 Presentation av rapportresultat (edna & fisk: vad har gjorts, vilka är bristerna, vad saknas). Patrik Bohman 10.00-10.20 Presentation av rapportresultat (Att bygga upp en referensdatabas för streckkodning). Rasmus Hovmöller 10.20-10.40 Presentation av rapportresultat (DNA för akvatisk miljöövervakning). Gunilla Ejdung 10.40-11.30 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat 11.30-12.30 Lunch 10.40-11.00 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat presekvensering, incl. WG3. [Micaela A. Hellström] 11.00-11.15 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat case studies. Siv Husby 11.15-11.30 Presentation av EDNA arbetsgruppernas resultat beställarperspektivet. Stina Drakare 12.30-13.30 12 Speed-presentations-minikongress. 5 minuter per deltagare att presentera sitt projekt. (Alexander Eiler, Daniela Figueroa, Siv Huseby, Maria Kahlert, Karl Lundström, Åke Olson, Johan Stendahl, Jan Stenlid, Per Sundberg) 13.30-14.30 Formulera en struktur för ett effektivt samarbete mellan miljöövervakning och forskning i Sverige (gällande DNA-baserade metoder) (diskussion) 14.30-15.00 fika 15-16.30 Skriva ett utkast till ett konkret dokument som kan utgöra underlag för en ansökan och presentation för relevanta aktörer/partner (att revideras via email efter mötet)
Fisk, kräftor & musslor som edna 2014-2016 Patrik Bohman, SLU Aqua Sötvattenslaboratoriet
edna projekt (2014-2016) Fisk, musslor och kräftor som edna Frågeställningar: 1. Kan vi upptäcka arter DNA kvalitativt (JA/NEJ)? 2. Kan vi utveckla en generell edna-metodik (snabb/enkel/kostnadseffektiv)? 3. Kan DNA-metodik ersätta/komplettera trad MÖ?
edna projekt (2014-2016) 2014 Hoppfullt fältarbete Litteratursammanställning Fältarbete (4 sjöar & 2 vdrag) Workshop med forskare och myndigheter Resultat: JA, vi kan detektera fisk & musslor i naturvatten Låg DNA-koncentration i naturvatten (dålig träffbild) Metodik måste revideras = icke publicerat är intressant Nyfunnen kunskap om processen (provtagning sekvensering)
edna projekt 2014-2016 2015 Back to basics Kontrollerat akvarieexperiment Noggranna tester av edna-protokoll Fältarbete (4 sjöar & 2 vdrag) Resultat: Experiment: alla målarter identifierades (god träffbild) Metodik reviderades helt (från fält till labb) Bättre hantering av felkällor i fält (mindre kontamination) Organismgrupperna får olika protokoll
edna projekt 2014-2016 2016 Finjustering av rutiner Fältstudie: Några få målarter väljs ut Justering av edna-protokoll beroende på organismgrupp ny provtagningsutrustning (mindre kontamination) 2017: Rapport (metodik och genomförbarhet) Resultat: Förslag på generella principer Pågående analys
Aqua Report 2017 edna Fisk, musslor och kräftor som edna Resultat från projektet - Vad har fungerat och inte - Ställ i kontrast till dagens forskning - Litteratursammanställning Anpassa edna till MÖ - Var befinner vi oss idag - Vad är möjligt med edna - Kvarstående forskningsområden
Aqua Report 2017 edna Transparens av edna-protokoll Behov att jämföra studier: Review över 60 publicerade artiklar (baserat på Adrian-Kalchhauser): 1. Syfte: Målarter; miljö 2. Förarbete: Markörområde; primer design; specificitet (in silico/in vitro/in situ) 3. Provtagning: volym; typ av prov; antal; subsamples; poolning 4. Förvaring: Typ av lagring; temp; tid 5. Fällning: EtOH/NaOAc volym; centrifugering (hastighet, tid); temp 6. Filtrering: filtreringsmetod; material; porstorlek; förvaring 7. Lysis buffert: typ av buffert; vol; ProtK; skakning/centrifug; förvaring 8. Extraktion: fabrikat (kit); resusp buffert; volym 9. PCR: metod; system; PCR volym; provvolym 10. Sekvensering: metod; antal läsningar 11. Efterbehandling: typ av statistik; modeller (ex artdistribution); 12. Hantering av felkällor: Referens; provtagning; laboratorium; neg/pos kontroll Adrian-Kalchhauser, I. & Burkhardt-Holm, P. (2016) An edna assay to monitor a globally invasive fish species from flowing freshwater
Aqua Report 2017 edna Transparens av edna-protokoll Behov att jämföra studier: - Stora olikheter i hela processen - Saknas ofta detaljer och transparens i studierna - Generalisera delar i processen (vilka är noderna)? - Olika organismer ger olika protokoll Påverkar träffbilden & mängden påträffad målarts-dna
Aqua Report 2017 edna Filterkapslar i fält Sterivex Merck Millipore (mindre kapslar för ca 1L) + Bra för mindre volymer + Kloggar lätt igen >3dL + Billig + Svår att extrahera DNA + 4 studier har använt filtret Envirochek Pall Life Sciences (större kapslar för poolade prover upp till 50L) + Bra för större volymer ca 20L + Perfekt för poolade prover + Dyr + Lätt att extrahera DNA Efter W.W. Woessner (2007) Building a compact, low-cost, and portable peristaltic sampling pump
Aqua Report 2017 edna Ändrade rutiner & alt metoder Det finns behov av att hämta vatten på olika djup, för punktinsamling eller kontinuerlig insamling.
Aqua Report 2017 edna Ändrade rutiner & alt metoder + punktsamling + kontinuerlig insamling + insamling från spec djup Information: Smith-root.com & Veterinärinstitutet i Oslo (vetinst.no)
Aqua Report 2017 Diet Ytterligare en rapport om DNA-metoder DNA-baserad dietanalys av akvatiska toppredatorer (fisk, skarv, säl) Beskrivning av projekt Review av befintlig kunskap och utförda studier Review av befintlig metodik/teknik och protokoll Identifiering av tillämpningar av DNA-baserad dietövervakning Kontakt: Karl Lundström (karl.lundstrom@slu.se)
TACK patrik.bohman@slu.se www.slu.se/fisk-kraftor-musslor-edna
Aqua Report 2017 edna Det finns en del obesvarade frågor ålder kön storlek antal status Kvantifiering? Hur mycket? Hur nära? Hur gammalt? Ny metodik Ännu i utvecklingsfasen (protokoll) Lägg stor fokus vid provhantering och kontamination Labb-analyserna är omfattande (god infrastruktur) Hantera stora mängder data (sekvensering)
Streckkodning av den svenska floran och faunan förutsättningar och utmaningar Rasmus Hovmöller 28 april 2017
Ett nationellt DNA-arkiv Upptäckande Ekologisk övervakning Identifikation
Barcoding i Norden FINBOL
Dagsläget för streckkodning Dyntaxa
Dagsläget för streckkodning Dyntaxa Listor på arter i Sverige Bofast och reproducerande Binomen och högre taxon
Dagsläget för streckkodning Dyntaxa Listor på arter i Sverige Bofast och reproducerande Binomen och högre taxon Taxonlistor Internationella listor Även dold data Tillgängliga sekvenser Filtrerad till nordiska exemplar Identifierade till art
Dagsläget för streckkodning Dyntaxa Ordning Familj Släkte Art Nordisk BOLD Prioriterad Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus aestuans Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus aquaticus Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus biguttatus Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus germinyi Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus palustris Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus reitteri Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus rufipes Coleoptera Carabidae Pelophila Pelophila borealis Coleoptera Carabidae Omophron Omophron limbatum Coleoptera Carabidae Clivina Clivina collaris Coleoptera Carabidae Clivina Clivina fossor Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius aeneus Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius angustatus Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius chalceus Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius globosus Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius impunctipennis
Dagsläget för streckkodning Dyntaxa Ordning Familj Släkte Art Nordisk BOLD Prioriterad Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus aestuans Sverige bold Sverige Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus aquaticus Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus biguttatus Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus germinyi Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus palustris Sverige bold Sverige Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus reitteri Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Notiophilus Notiophilus rufipes Saknas bold Bold Coleoptera Carabidae Pelophila Pelophila borealis Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Omophron Omophron limbatum Saknas bold Bold Coleoptera Carabidae Clivina Clivina collaris Saknas bold Bold Coleoptera Carabidae Clivina Clivina fossor Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius aeneus Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius angustatus Finland bold Norden Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius chalceus Saknas bold Bold Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius globosus Sverige bold Sverige Coleoptera Carabidae Dyschirius Dyschirius impunctipennis Saknas Saknas Saknas
Dagsläget för streckkodning Sammanställning på högre taxa Understam Klass Ordning Familj Arter BOLD Tax Övr. Norden Sverige Saknas BOLD Norden Hexapoda Insecta Coleoptera Byturidae 2 0 1 1 0 100,00% 100,00% Hexapoda Insecta Coleoptera Cantharidae 49 9 27 10 3 93,88% 75,51% Hexapoda Insecta Coleoptera Carabidae 342 134 171 24 13 96,20% 57,02% Hexapoda Insecta Coleoptera Cerambycidae 110 32 54 14 10 90,91% 61,82% Hexapoda Insecta Coleoptera Cerylonidae 5 2 2 1 0 100,00% 60,00%
Dagsläget för streckkodning
Dagsläget för streckkodning
Lämplig för streckkodning? Krav på exemplar för streckkodning Insamlingsdata: Tid, plats, insamlare Namngiven determinator Uppgifter om beläggexemplar Foto Samlat för att bevara DNA Taxontypiskt SWEDEN, Öl Borgholms slott 23.IV.2017 R. Hovmöller Claviger testaceus, Preyssler, 1790 Det. R. Hovmöller, 2017 Framtida krav DNA-extrakt bevarat Dokumenterad inomartsvariation NHRS-SRAH 00000xxxx
Föremål- och informationsflöde 1. 2. Aspius aspius (L., 1758) Up, Uppsala, Fyrisån 3. Museisamling Intern föremålsdatabas Biodiversitetsportaler 4. 5. GTGGG... 6. DNA-arkiv..AGTCT Intern sekvensdatabas Sekvensportaler
Ett bra startläge 2017 SMTP- Swedish Malaise Trap Project 73 insektsfällor 2003-2006 1892 fällprover 80 miljoner insekter 4000 arter identifierade 1000 nya för Sverige 500 nya för vetenskapen
Ett bra startläge 2017 Taxon Svenska arter Tidigare streckkodade (nordiskt mat.) Icke streckkodade SMTP Coleoptera 4414 1917 109 Diptera 7849 779 1867 Hymenoptera 8420 441 988 Lepidoptera 2681 2192 21 Övriga Arthropoda 6660 415 267 Totalt 30024 5744 3252
Ett bra startläge 2017 Svenska artprojektets marina inventering 2006-2009 378 lokaler 527 bottenprover 16 000 artbestämda fynd 1015 unika arter
Ett bra startläge 2017 Tidigare streckkodade Taxon Svenska marina arter (nordiskt mat.) Icke streckkodade Polychaeta 506 19 149 Malacostraca 640 24 84 Cnidaria 183 6 46 Echinodermata 73 2 54 Bivalvia 175 17 64 Nudibranchia 84 4 10
Infrastrukturen för att hantera fysiska föremål och DNA-extrakt finns på landets museer Infrastruktur för att lagra och tillgängliggöra information finns eller är under uppbyggnad Ett rikt material finns tillgängligt för att börja streckkodning i stor skala
Tack till Fredrik Ronquist Mattias Forshage Ola Inghe Malin Strand Rasa Bukontaite Niclas Gyllenstrand Per Ericsson Markus Englund Johan Nylander Johannes Bergsten Christer Erséus Oleksandr Holovachov Ulf Jondelius Sven Kullander Michael Norén Mats Wedin Charlotte Jonsson Hans Mejlon Ellen Sandström Rickard Sundin Johan Liljeblad
MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung gunilla.ejdung@havochvatten.se
Kan miljödna-metodik användas i akvatisk miljöövervakning? Ja, men vi är inte där än Invasiva främmande arter Kiselalger Växtplankton Djurplankton Bottenfauna Bakterier Makrovegetation Fisk Marina däggdjur Foto Gunilla Ejdung Foto Jakob Bergengren 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 2
Från provtagning till dataleverans Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 3
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Provtagning Protokoll provtagning Metodjämförelse Provbankning av prov 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 4
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Extraktion Laboratorier Protokoll extraktion Metodjämförelse Provbankning av extraherat dna Amplifiering Laboratorier Protokoll amplifiering Metodjämförelse 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 5
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Sekvensering Laboratorier Protokoll extraktion Metodjämförelse 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 6
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Ska rådata sekvenser sparas? Vilka ska sparas alla, en del? Vem kvalitetssäkrar sekvenserna? Hur länge ska rådata sekvenser sparas? Hur mycket datautrymme behövs? Vem finansierar? Var ska de sparas? 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 7
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Vem ska göra detta? Analyslaboratorium Bioinformatiker/experter Vem ska ansvara för rådata som analyserats? Var ska dessa data sparas? Kvalitetssäkring? Finansiering? 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 8
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Refererensbibliotek Vad finns, vad behövs? Hur ska referensbibliotek byggas upp organismgrupp för organismgrupp? Prioritering? Kvalitetssäkring? Finansiering? 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 9
Provtagning, provtagningsdesign Dna extraktion, amplifiering Dna analys sekvensering Dna rådata sekvenser Analys rådata sekvenser Artlistor/data Dataleverans Databas/datavärd Vilken typ av databaser behövs? Dataleverans bör göras till datavärd. Nya/befintliga datavärdar? Leveransmallar? Kvalitetssäkring? Finansiering? 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 10
Kvalitetssäkring Standardisering: Test av metodik behövs Jämföra olika metoder, provtagning, konservering, DNA-kit. Interkalibrering behov, vem ordnar, vem betalar Driftsäkerhet byte av analysmetod, analysinstrument Driftsäkerhet Frågan uppstår om vilka prov som ska prioriteras vem bestämmer det 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 11
Nedbrytningshastighet av dna i olika substrat livslängd, färskt/gammalt dna Metodutveckling (som bygger på forskning) Pilot-försök, kan ge t.ex. ge underlagsdata för att ta fram Nya index Forskning Nya bedömningsgrunder 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 12
Kan miljödna-metodik implementeras i dagens miljöövervakning? Pågående miljöövervakning referensbibliotek behöver finnas index och bedömningsgrunder behöver anpassas Ny/framtida miljöövervakning främmande invasiva arter (IAS) - ett nytt övervakningsprogram ska införas under nästa år. HaV väntar på resultaten från pilot-projekt. kiselalger biodiversitet och arters utbredning meiofauna bakterier 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 13
Kostnader Analyskostnad för provanalys MiljöDNA Traditionell analys 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 14
Tack 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 15
Test av miljödna-metodik exempel Fjädermygg: referensdatabas, har analyserat bottenfaunaprov, vidareutveckling av tekniken (NGS sekvenseringsteknologi) behövs, avslutat projekt (NRM) Invasiva främmande arter (IAS): referenslista, ska analysera prov från hamnar, farleder, pågående projekt (Marine monitoring) Marin inventering (Utsjöbanksmaterialet): referensdatabas, ska testa tekniken (NGS), pågående projekt (SLU, Artdatabanken) Kiselalger (Ulrika/Stina) (SLU) 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 16
Nationell miljöövervakning Havs- och vattenmyndigheten (HaV) 10 Program områden Naturvårds verket (NV) Kust och hav (KoH) Delprogram Fjäll Jordbruks mark Skog Sötvatten (Sv) Delprogram Landskap Våtmarker Hälsorelaterad miljöövervakning 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 17 Luft Miljögifts samordning
Programområde Kust och hav Ansvarsfördelning inom programområde Kust och hav Havs-och vattenmyndigheten Fria vattenmassan Makrofauna mjukbotten Vegetationsklädda bottnar Integrerad kustfiskövervakning Kustfisk bestånd (HaV) Kustfisk hälsa (NV) Delat ansvar Naturvårdsverket Metaller och organiska miljögifter Säl och havsörn Säl bestånd (HaV) Säl hälsa (NV) Havsörn (NV) 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 18
Programområde Sötvatten Ansvarsfördelning inom programområde Sötvatten Havs-och vattenmyndigheten Naturvårdsverket Flodmynningar Omdrevsstationer sjöar Stora sjöarna Stormusslor Trend- och omdrevsstationer - grundvatten Trendstationer sjöar Trendstationer vattendrag Miljögifter - provbankning Miljögifter - analys 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 19
Kvalitetssäkring Från provtagning till datavärdskap Forskning 2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 20
2017-05-12 MiljöDNA-metodik i miljöövervakningens tjänst Gunilla Ejdung 21
Case studies Arbetsgruppen för Goda exempel Proof of concept Validering av metoder: Agneta Andersson, Gunilla Ejdung, Alexandre Antonelli, Patrik Bohman, Micaela A. Hellström, Thomas Lyrholm, Francisco Nascimento, Per Sundberg, Johan Stendahl, Daniela Figueroa, Siv Huseby
Några exempel på användning av edna i miljöövervakningssammanhang Jämförelse av mikroskopanalyser med DNA analyser för artbestämning av växtplankton i Bottniska viken (Agneta Anderson, Daniela Figueroa, Siv Huseby, UmU) Uppbyggnad av referensbibliotek av fjärdemygglarver (Thomas Lyrholm, NRM) Fisk, kräftor & musslor som edna (Patrik Bohman SLU Aqua) Främmande arter (Per Sundberg och Sarah Bourlat SEANALYTICS) Biodiversitet (Alexandre Antonelli, GU)
Miljötillstånd: - Art rikedom - Diversitet Art rikedom och diversitet = Mängder av DNA sekvenser
DNA analys Prov DNA extraction DNA blandning PCR amplifiering P1 Isolering och amplifiering av specifik DNA P2 PCR markörer Biblioteksförberedelsen A B C D Sekvensering A Sequencing output Forward reads (50 000) Platform: Illumina Miseq D Reverse reads (50 000) - Bioinformatik OTUs data behandling - Identifiering med hjälp av tillgängliga databas Paired-end sekvencering Sekvenserar båda endan av DNA fragment (2x300 bp)
Pilotstudie: Växtplankton - jämförelse av DNAoch mikroskopianalys. Jämförelse mellan taxonomisk analys med mikroskopering och DNA analys Jämförelse mellan olika provmängder 1000ml, 500 ml och 25ml Både 18S och 16S för att få med både eukaryota växtplankton/ciliater samt prokaryoter (cyanobakterier/bakterier)
Resultat mikroskopi Mikroskopianalys klar: 66-74 taxa per station fördelat på 15 olika klasser. En del analyserat till art, några till släkte och andra bara som oidentifierat flagellat/encellig organism. Har abundans, biovolym samt biomassa som kol. Inte artsbestämt ciliater. Encelliga picocyanobakterier och bakterier ej analyserat.
Resultat från tidigare, liknande undersökning Resultat från rdna metabarcoding visade på en mycket större biodiversitet jämfört med data från mikroskopi. Flera organismer som noterades med mikroskopi saknades helt i rdna data. Det tyder på att referensdatabaser för 16S och 18S rdna saknar sekvenser för vanligt förekommande arter i haven runt Sverige. Det kan också bero på att just sekvensdelen 18S är identisk för vissa arter/släkten, varför klassificeringen hamnade på en högre taxonomisk nivå. Ger inte samma typ av information, t.ex biomassamått Bengt Karlsson et al, SMHI
Chironomidae (fjädermyggor) (Diptera) C:a 650 arter i Sverige, varav 200 i Östersjön (Brodin 2011) 8
Fjädermyggslarver Ekologiskt viktiga, dominerande bottendjur Viktiga miljöindikatorer, olika arter olika känsliga (syrebrist, övergödning) Experter kan bestämma <20% med traditionella metoder Klumpas ihop till fjädermyggor i miljöövervakning 9
samlingar C:a 150 Östersjöarter i referensbiblioteket 10
Proportioner av fjädermyggsarter i bottenprover (larver) R8.7_2014 R6.8_2014 R6.8.2_2014 Chironomus_plumosus R6.20_2014 Glyptotendipes_cauliginellus R6.11_2014 Procladius_cf_pruinosus R2.19_2014 Chironomus_lugubris R2.1_2014 Dicrotendipes_pulsus R16_2014 Procladius_cf_cinereus LS6_2014 Microtendipes_pedellus LS5B_2014 Chironomus_cf_prasinus LS3_2014 LS2_2014 Procladius_cf_sagittalis GR4_2014 Chironomus_tentans G8_2014 Tanytarsus_usmaensis G5_2013 Pseudochironomus_prasinatus G5.1.2_2014 Chironomus_cf_riparius G14_2013 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Provtagningsstationer i Miljöövervakningen Bottniska viken, UMF Sekvensering av 330 bp av CO1 i Illumina med märkta bulkprover 11
Fisk, kräftor & musslor som edna 2014-2016 (Patrik Bohman SLU Aqua) Resultat (övergripande): 1. Bra metod som komplement inom MÖ 2. Vissa fiskarter kan vara svåra att särskilja med nuvarande markörer 3. Musslor & kräftor är generellt svårare att detektera än fisk 4. Inkapslade filter kommer att användas mer inom MÖ 5. Det finns ett stort behov att standardisera delar av edna-protokollen Webbsida: http://www.slu.se/fisk-kraftor-musslor-edna
Fisk, kräftor & musslor som edna 2014-2016 (Patrik Bohman SLU Aqua) Det finns en del obesvarade frågor ålder kön storlek antal status/hälsotillstånd kvantifiering (hur mycket, hur nära, hur gammalt?) Ännu i utvecklingsfasen (protokoll) Lägg stor fokus vid provhantering och kontamination Labbanalyser är omfattande (god infrastruktur) Hantera stora mängder data (sekvensering)
Utvärdering av ny övervakning av främmande arter metodjämförelse (HaV) Jämförelse mellan två metoder: 1.Traditionell: Insamling/sortering/visuell identifiering av arter (Marine Monitoring AB) 2. DNA baserad: Metabarcoding (nästa bild) (SeAnalytics AB) 25+ provpunkter, 2 prover/punkt/samma tidpunkt, analys enligt 1 eller 2 Resultat metod 1: fem invasiva arter påträffade: Resultat metod 2: pågående, DNA extraherat, skickat för sekvensering Sarah Bourlat & Per Sundberg
ASSESSING BIODIVERSITY: BEYOND THE TAXONOMIC IMPEDIMENT Alexandre Antonelli, Camila Duarte Ritter, Emke Vrasdonk et al - Can edna predict taxonomic diversity? - How to develop a standardised, fast, cheap and data-rich methodology for biodiversity assessment? - How far do we get without complete reference databases?
SAMPLING AND METHODOLOGY Metazoans Bacteria and Archaea Microbial eukaryotes Fungi Plants COI, 18S 16S 18S ITS1, 18S ITS2 For info: http://antonelli-lab.net alexandre.antonelli@gu.se
Några sammanfattande ord edna kan vara ett bra komplement till traditionella taxonomiska metoder Databas (referensbibliotek) behöver utvecklas edna metoder/protokoll behöver standardiseras, men det kan finnas begränsningar (till exempel norra och södra delen av Östersjön) Det visar bara att det finns DNA, inte om organismers tillstånd Bioinformatik och data efterbehandling måste standardiseras också Hänsyn till frågeställning (ekonomisk betydelse)
DNA-metoder för framtidens miljöövervakning - beställarperspektivet Stina Drakare (sammankallande), Institutionen för vatten och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet
Uppgift Diskutera vilka behov det finns av DNA-baserade metoder för: Vattendirektivet Rödlistor Art-och habitatdirektivet Miljömålsuppföljning mm.
Uppgift Diskutera vilka behov det finns av DNA-baserade metoder för: Vattendirektivet Rödlistor Art-och habitatdirektivet Miljömålsuppföljning mm. Utmaningar Myndigheters budgetar Utveckling inom befintlig budget Behov av mer data från fler ställen. Det mäts för lite biologi Finns inte mer medel för övervakning med nya metoder Mäta Bedöma status Åtgärder - Åtgärdsuppföljning
DNA-metoder i/från forskningsprojekt Bör vara intressanta om: om resultaten är av nytta för olika myndigheter om det blir metodutveckling om det leder till att DNA-metoderna blir tillräckligt etablerade och standardiserade för att kunna användas i miljöövervakning (MÖ)
Identifierade behov I 1. EU-direktiv har krav på dataunderlag Metoder som är jämförbara mellan länder Vill att MS använder CEN-standard, tar tid att utveckla Behov av att köra traditionella och nya metoder parallellt ett tag Direktiv är tröga och svårändrade men COST kanske kan påverka bra 2. Koppling biomassa DNA: Annars måste ändå traditionella metoder i flera fall behållas 3. Koppling DNA ålder, kön, livsstadium: Annars måste ändå traditionella metoder behållas
Identifierade behov II 4. Att mäta samma saker som idag men med DNA, helst effektivare och billigare så att man kan samla in mer data från fler ställen Nyckelorganismer (rödlistor, art- och habitatdirektivet) Organismgrupper (vattendirektivet) DNA-baserade index interkalibreras på EU-nivå Populationer (vilt, fisk t.ex.) Alla krav i direktiv kan inte lösas med DNA-metoder Med hjälp av allmänheten som provtagarnätverk? 5. Mäta nya saker vad vill vi veta? Alla organismer istället för bara vissa grupper. Vem är där? Vad gör de? Nyckelprocesser, stressgener, giftproduktion, N-fixering etc. Födovävar. Vem äter vem?
Identifierade behov III 6. Stabila metoder Fysisk infrastruktur labb Protokoll och metodik Biobanker Biobanksmotsvarighet för mikroorganismer? Tolkning av data och kvalitetssäkring 7. Säker och stabil datalagring. Koppla artdata med DNA-baserade data utveckla databaserna för detta Internationellt vs nationellt sekvensering, bioinformatik, genbanker etc. Vem äger data?
Identifierade behov IV 8. Myndighetsgemensam strategi? Avnämare med beställaransvar behöver göra en strategi och formulera sina behov och visioner kopplade till DNA-metoder i miljöövervakningen. Finns det planer för detta?
Framtidens utmaningar Behålla långa tidsserier - Klimateffekter 90 % av Sveriges vatten saknar biologisk provtagning Mer modeller? Nya metoder? Bedöma kombinationseffekter
Möjliga fokusområden DNA Citizen science Sensorer Effektdriven miljöanalys + + =?
ASSESSING BIODIVERSITY: BEYOND THE TAXONOMIC IMPEDIMENT Alexandre Antonelli, Camila Duarte Ritter, Emke Vrasdonk et al - Can edna predict taxonomic diversity? - How to develop a standardised, fast, cheap and data-rich methodology for biodiversity assessment? - How far do we get without complete reference databases?
SAMPLING AND METHODOLOGY Metazoans Bacteria and Archaea Microbial eukaryotes Fungi Plants COI, 18S 16S 18S ITS1, 18S ITS2 For info: http://antonelli-lab.net alexandre.antonelli@gu.se
20 edna = 1.34 + 0.13 obs R 2 = 0.17 edna = 0.57 + 0.0681 obs R 2 = 0.12 edna = 0.827 + 4.75 obs R 2 = 0.77 15 edna 10 state smagrodor spel yngel 5 0 0 10 20 30 obs
Enterococci [log(mpn+1/100 ml)] E. coli [log(mpn+1/100 ml)] river kilometer
20 E 20 E 10 E 10 E 70 N 70 N 65 N 65 N 60 N 60 N 55 N 55 N abiskojaure_slu algarydssjon_slu algsjon_slu allgjuttern_slu alsjon_slu amten_slu annsjon_jam baste_trask_slu bjannsjon_slu bjorken_slu bysjon_slu degervattnet_slu djupa_slu dunnervattnet_slu edasjon_slu ekholmssjon_slu fagelsjon_jam fagertarn_slu fiolen_slu fjarasjon_slu frasksjon_slu fyrson_slu fysingen_slu gatejaure_slu gipsjon_slu glimmingen_slu gosjon_slu granvattnet_slu grissjon_slu hagasjon_slu haggsjon_jam hallsjon_slu harasjon_slu harsvattnet_slu havgardssjon_slu hensjon_jam hinnasjon_slu hjartsjon_slu hokesjon_slu horsan_slu humsjon_slu insjon_jam klappsjon_jam krageholm_slu krankesjon_slu langsjon_slu latnajaure_slu lillaore_slu lillesjo_slu lillsjon_slu limmingsjon_slu liten_jam ljustern_jam marrsjon_slu masen_slu medskossjon_jam ogertrasket_slu ojsjon_slu orsjon_slu orvattnet_slu ostrahelg_slu oversjon_slu overudssjon_slu ovrefjatsjon_slu ovreskarsjon_slu rammsjon_slu ratansjon_jam rotehogs_slu rundbosjon_slu sangen_slu sannen_slu sidensjon_slu siggeforra_slu siljan_jam skargolena_slu skargolenb_slu spjutsjon_slu stensjon_slu storalummer_slu storarasjon_slu storasjo_slu storaskarsjonb_slu storaskarsjon_slu storatresticklan_slu storbacksjon_slu svartesjon_slu svartsjon_slu svartvattnet_slu svegsjon_jam svinarydson_slu taftestrasket_slu tangerdasjon_slu tangersjo_slu tarnan_slu tomeshultagolen_slu tronntjarnarna_slu tvaringen_slu ulvsjon_slu vastrasolsjon_slu vittrasket_slu vuolejaure_slu ymsen_slu yngern_slu 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 count lake variable bact arch euk nohits
Eurasian perch (Perca fluviatilis) microbiome
Ingår i Fria vattenmassan: Växtplankton Picocyanobakterier Djurplankton Bakterieplankton Siv Huseby Umeå Marina Forskningscentrum, Umeå Universitet
Metabarcoding diatom tools to assess ecological status Research: comparison of environmental assessment using traditional morphological versus molecular identification Ecological status (EU WFD) Stream 1 moderate moderate Stream 2 poor poor Stream 3 moderate moderate Stream 4 good good From: Visco et al. 2015. Environmental Monitoring: Inferring the Diatom Index from Next-Generation Sequencing Data. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 7597 7605 Ongoing standardization: European Committee for Standardization CEN (CEN/TC 230 N 1018 and 1019) for the use of diatom metabarcoding in lakes and rivers sampling management of barcodes Modified from: Kermarrec et al. 2014. A nextgeneration sequencing approach to river biomonitoring using benthic diatoms. Freshw. Sci. 33(1):349-363. Networking project: COST Action CA15219 Goal: identify gold-standard genomic tools and novel eco-genomic indices for routine application for biodiversity assessments of European water bodies ( all organisms, focus WFD)
HaV Utvecklingsprojekt/SLU Foma projekt Utveckling av DNA-metod (barcoding) för att övervaka bentiska kiselalger i sötvatten Arbeta aktivt för att utveckla en strategi för DNA-metoder i miljöövervakningen Praktisk metodutveckling Jämförelse av 2 olika barcodes för kiselalger för ett stort antal prover (180) Komplettering av referensdatabaser Marias doktorand Bonnie Bailet började 23/11, kommer att analysera dessa data under 2017 New methods improving freshwater conservation and management Vi kommer även att testa nya metoder i år
Achnanthes carissima Achnanthes linearioides Achnanthes lanceolata Achnanthidium daonense Achnanthidium subatomoides Achnanthidium bioretii Achnanthidium kriegeri Adlafia suchlandtii Adlafia minuscula Amphipleura pellucida Aulacoseira alpigena Aulacoseira pseudodistans Aulacoseira distans Aulacoseira tenella Brachysira brebissonii Brachysira neoexilis Brachysira garrensis Caloneis tenuis Caloneis bacillum Cavinula jaernefeltii Cavinula intractata Cavinula mollicula Chamaepinnularia soehrensis Cymbella excisiformis Diatoma mesodon Didymosphenia geminata Encyonema lunatum Encyonema minutum Encyonema reichardtii Encyonema ventricosum Encyonema minutiforme Encyonema neogracile Encyonema sp. Encyonopsis subminuta Encyonopsis perborealis Eolimna minima Epithemia adnata Eunotia botuliformis Eunotia diodon Eunotia faba Eunotia incisa Eunotia microcephala Eunotia naegeli Eunotia paludosa Eunotia rhomboidea Eunotia subarcuatoides Eunotia tridentula Eunotia arcus Eunotia denticulata Eunotia exigua Eunotia groenlandica Eunotia meisteri Eunotia muscicola Eunotia nymanniana Eunotia praerupta Eunotia serra Eunotia tetraodon Fragilaria gracilis Fragilaria nanoides Fragilaria tenera Fragilaria arcus Fragilaria mesolepta Fragilaria oldenburgioides Geissleria acceptata Gomphonema duplipunctatum Gomphonema lateripunctatum Gomphonema occultum Gomphonema olivaceum Gomphonema hebridense Gomphonema minusculum Gomphonema olivaceoides Gomphonema pseudobohemicum Gomphosphenia lingulatiformis Karayevia laterostrata Karayevia clevei Karayevia suchlandtii Kobayasiella parasubtilissima Meridion circulare Navicula antonii Navicula exilis Navicula notha Navicula seminulum Navicula trivialis Navicula difficillima Navicula heimansioides Navicula schmassmannii Navicula tenelloides Naviculadicta umbra Naviculadicta litos Neidium hercynicum Nitzschia bavarica Nitzschia dissipata Nitzschia homburgiensis Nitzschia media Nitzschia perminuta Nitzschia sociabilis Nitzschia supralitorea Nitzschia bryophila Nitzschia gracilis Nitzschia levidensis Nitzschia paleacea Nitzschia pseudofonticola Nitzschia subacicularis Nupela impexiformis Pinnularia divergens Pinnularia rhombarea Planothidium cyclophorum Psammothidiumdidymum Psammothidiumabundans Psammothidiumlevanderi Pseudostaurosira parasitica Puncticulata radiosa Rhoicosphenia abbreviata Rossithidium petersenii Rossithidium nodosum Rossithidium pusillum Sellaphora stroemii Stauroforma exiguiformis Stauroneis sp. Stauroneis thermicola Staurosira brevistriata Staurosira pinnata Surirella brebissonii Tabellaria quadriseptata Tabellaria fenestrata Tetracyclus glans Ulnaria danica Missing Swedish taxa in libraries.
Results Quantitative comparison identification of problems reads optics + - discrepancy between DNA-data and classical taxonomy + - genus level + - rare species, found earlier, probably present +++ + amplification problem - + no barcode in database - + absent in reads despite barcode in database + + ok
HaV Utvecklingsprojekt/SLU Foma projekt Utveckling av DNA-metod (barcoding) för att övervaka bentiska kiselalger i sötvatten Resultat hittills R-Syst::Diatom. A curated barcoding database for diatoms and freshwater metabarcoding Frederic Rimet; Philippe Chaumeil; Francois Keck; Lenaïg Kermarrec; Valentin Vasselon; Maria Kahlert; Alain Franc; Agnes Bouchez. 2016. R-Syst::diatom: an open-access and curated barcode database for diatoms and freshwater monitoring. Database, 2016, 1-21. J.-M. Frigerio, F. Rimet, A. Bouchez, E. Chancerel, P. Chaumeil, F. Salin, S. Therond, M. Kahlert & A. Franc. Diagno-syst: a tool for accurate inventories in Metabarcoding. arxiv:1611.09410 [q-bio.qm] Vasselon Valentin, Domaizon Isabelle, Rimet Frederic, Kahlert Maria, Bouchez Agnes (2017). Application of high-throughput sequencing (HTS) metabarcoding to diatom biomonitoring: do DNA extraction methods matter? Freshwater Science, 36 (1), pp.162-177.
HaV Utvecklingsprojekt/SLU Foma projekt Utveckling av DNA-metod (barcoding) för att övervaka bentiska kiselalger i sötvatten Metodutveckling planer 2017: 20 prover 2 barcodes rbcl och 18S V4 2 sekvenseringsmaskiner: MiSeq och den nya PacBio (R2 eller Sequel) hos SciLifeLab, Sverige Flera syften: kompletterar den Svenska referensdatabasen med en ny metod (fältprover istället för kulturer) testa ny sekvenseringsmetod testa göra analyser i Sverige för första gången
edna-inventering av svampsamhället inom Markinventeringen Utökad insamling av humusprov från ett representativt urval av MI:s och RT:s provytor 1/10 av provytorna inventeras årligen Stor mängd data om skog och mark från ytorna
Resultat 2014-2015 Prover från 520 skogar 8484 arter identifierade 834 arter utgör 90% av identifierat DNA I snitt ca 150 svamparter per prov/skog
Vanligaste mykorrhizasvampen saknar svenskt namn Piloderma sphaerosporum Alla fruktkroppsfynd i Artportalen Markinventeringen 2014-15 Gärdselticka Foto: Pekka Helo Oansenlig skinnsvamp
Stensopp Svart taggsvamp (NT) Rapporterade Fruktkroppar i Artportalen enda funna rödlistade svampen Rapporterade Fruktkroppar i Artportalen Fynd i Markinventeringen 2014-2015 Fynd i Markinventeringen 2014-2015 Foto: Michael Krikorev Foto: Michael Krikorev
Ultuna Metabarcoding Lab. Ultuna Metabarcoding laboratory: A SLU research infrastructure initiative Dr. Åke Olson, Department of Forest Mycology and Plant Pathology, Swedish University of Agricultural Sciences
Department of Forest Mycology and Plant Pathology Prof. Jan Stenlid Ph. D. Mikael Brandström Durling Prof. Sara Hallin Ass. Prof. Maria Kahlert Prof. Björn Lindahl Ass. Prof. Åke Olson
Departments metabarcoding studies
Ultuna Metabarcoding Lab. Aims: To provide expert competences to SLU researchers To provide laboratory and bioinformatics services To spread the knowledge and use of metaboarcoding
Ultuna Metabarcoding Lab. SLU Biobank 1 2 SciLifeLab 3
Thank you for your attention
Pilotstudie: edna och invasiva arter (akvatisk miljö) Per Sundberg, Matz Berggren & Thomas Dahlgren Uppdraget: Går det att påvisa förekomsten av de invasiva arterna svartmunnad smörbult och blåskrabba med edna? Hur långt ifrån källan (blåskrabba) går det att hitta DNA? Hur länge hittar vi DNA i vattnet efter att källan försvunnit?
metodik/arbetsgång provtagning filtrering DNA extraktion bilda droppar PCR läsning
svartmunnad smörbult Göteborgs hamn: fyra lokaler 4 prover/lokal, två prover vid botten, två mellan botten/yta Positiv kontroll (vävnad) Prov från akvarium med fiskar Negativa kontroller (vatten, sjö utan fisk)
svartmunnad smörbult Resultat Kan påvisa förekomst från all fyra punkter (olika stark signal) Mycket DNA i akvariet DNA försvinner/bryts ner snabbt från testakvarium där fisk borttagen (syresatt, stillastående vatten)
blåskrabba Kristineberg. 2 krabbor i en bur var, på cirka 1 m djup Prover precis vid burarna + på olika avstånd Prover från akvarium Positiv kontroll (vävnad) Negativ kontroll (djupvatten)
blåskrabba Resultat Positiv signal från akvarievatten Svag signal precis vid en bur - tveksamt Ingen signal från prover längre bort
lärdomar/att gå vidare med Filtrera mer vatten - speciellt när det gäller havs-vatten Optimering PCR + prober Prover vid olika årstider Krabba annan bur, fler individer Hur snabbt försvinner DNA t? Ytterligare försök
Tack Rikard Lagnered & Daniel Löfgren Johanna Assarsson Wallenberglaboratoriet, Sahlgrenska Svante Martinsson Marina Vetenskaper, GU Finansierat av Havs och Vattenmyndigheten
edna Öresvin (Tursiops truncatus) Figeholm 2015 Thomas Lyrholm och Niclas Gyllenstrand
Selfie och Delfie Observerade i Östersjön april 2015- dec 2016??? Danmark, Tyskland, Sverige, Polen, Kaliningrad, Litauen Kalmarsund sep-nov 2015, Facebook: Kalmarsunds delfiner
Hurra Nu jäklar ska ni få DNA
edna vattenprover Provtagning 1: Vid nedslagsplatsen efter ett hopp, ca 2 min efter 4x50 ml Falconrör Provtagning 2: C:a 25 meter från aktiva delfiner, i vindens riktning 2x50 ml Falconrör
Provbehandling Rören i kylbox i fält ca 3-4 timmar Därefter frysta tills labbhantering (månader) Filtrering, vakuumsug: Durapore 0,45 um Poolade rör, d.v.s. prov 1=200 ml, prov 2=100 ml DNA Extraktion: Qiagen Deasy & Tissue kit PCR: 171 bp mtdna control region, Tursiops specifik 10 cykler 57, 32 cykler 50, 15ul DNA Sekvensering ABI
Resultat
Resultat Blast-sökning GenBank 100 % match Tursiops truncatus Rätt DNA, 100 ml räckte (denna gång)
Erken Laboratory Silke Langenheder Research infrastructure Certified lab for water/sediment chemistry and plankton analyses
Swedish Infrastructure for Ecosystem Science Initiated in 2013 by the Swedish Research Council in order to contribute to the strengthening of Swedish research based on measurements and experiments conducted in the field Jointly funded by the Swedish Research Council and the five host organisation, where SLU is the coordinator
SITES is a nationally co-ordinated infrastructure for terrestrial and limnological field research Climate change has moved big questions into the focus of ecology & ecosystem science
Key aims of SITES Provide opportunities for large-scale and long term experimental field manipulations. Provide quality controlled, long-term data series on central biotic and abiotic variables. Offer user support and state-of-the-art equipment and methods for field experiments. Be open for all scientists on equal terms and develop the infrastructure in dialogue with the scientific community. Provide a system for documentation and publication of the infrastructures own data, under the principle of open access, as well as the data produced by the users. Provide coordination and training of personnel across the field station network. Motivated, engaged and well-trained personnel are key to a successful user support.
New infrastructure within SITES
Pilotstudie metabarcoding marin miljöövervakning Malin Strand Docent, marin samordnare, sakkunnig marina ryggradslösa djur, ArtDatabanken SLU
MÄNSKLIG ARTEXPERT DNA STANDARDISERAT STANDARDER SAKNAS HELT
2016 Mer data i DNA 2011 Mindre data i DNA 2010 Minst data i DNA
BÄST BIBLIOTEK
INFORMATIONSVÄRDE?
Karl Lundström Institutionen för akvatiska resurser SLU DNA-baserad dietanalys av fågel, fisk och mittemellan
Bra dietdata behövs Ekologiska interaktioner Påverkan på fiskbestånd Konkurrens med fisket Egmont förlag Förvaltning Ekosystembaserad förvaltning Fiskbeståndsanalyser Havs- och vattenmyndigheten Objektiva fakta till debatter Egmont förlag
Fördelar med DNA-baserad dietanalys Exakt, objektiv Känslig Snabb Kräver ingen taxonomisk expertis Kräver inga morfologiska karaktärer Utvecklas hela tiden Bättre och bättre Billigare och billigare
Vad händer? Antal bytesarter per prov Fågel Skarv (Östersjön, Västerhavet) Fisk Svartmunnad smörbult, torsk, abborre (Östersjön) Mittemellan Knubbsäl (Västerhavet) Gråsäl (Östersjön) Resultat Förekomsten ökar Antalet arter ökar 6 4 2 Osäkerheten minskar 0 Skarv (n=33) Traditionell analys Säl (n=24) DNA-analys
Utveckling och utmaningar Lämplig metod för dietövervakning Standardisering saknas Provtagning Förvaring Lab-protokoll Tolkning av resultat Komplement till morfologisk dietanalys Ingen information om bytenas ålder och storlek Kan inte upptäcka kannibalism Kräver genetiska bakgrundsdata Review av DNA-baserad dietmetodik Aqua report
Tack Naturhistoriska riksmuséet Rodrigo Esparza-Salas Niclas Gyllenstrand Erik Isakson Kalle Johansson Kristin Öhman Erika Norlinder Patrik Bohman karl.lundstrom@slu.se