Desarrollo de un paquete tecnológico de monitoreo ambiental de peces basado en eDNA metabarcoding.
Data
2024
Autores
Cadena Mantilla, Diego Fernando
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Resumo
Secuenciar y analizar el ADN ha revolucionado la conservación y el monitoreo de la biodiversidad. Técnicas como el DNA barcoding y la metagenómica permiten la identificación de especies a partir de muestras ambientales sin requerir observación directa o cultivo en laboratorio. Estas técnicas son cruciales para detectar especies raras, invasoras o en peligro, y para evaluar la efectividad de las acciones de conservación mediante el seguimiento pre y post-intervención. El eDNA metabarcoding se destaca como una herramienta eficaz para la identificación de especies de peces utilizando el marcador molecular 12S. A pesar de sus ventajas, enfrenta desafíos como la ausencia de parámetros estandarizados y la falta de bases de datos completas. Este estudio desarrolló un protocolo optimizado de eDNA metabarcoding para monitorear peces en arroyos, superando problemas relacionados con el volumen de agua y el almacenamiento de muestras. Establecimos que filtrar 1.2 litros de agua, en dos etapas, a través de membranas de 0.70 y 0.45 µm es óptimo para recuperar comunidades de peces. El marcador NeoFish demostró una mejor resolución taxonómica, identificando un mayor número de especies con una alta coincidencia respecto a los estudios tradicionales. Sin embargo, la carencia de secuencias referencia para muchas especies neotropicales limita la precisión del método. Asi, se creó un banco de datos con secuencias de 46 nuevas especies para actualizar los registros globales, a partir del diseño de dos nuevos cebadores Forward y un cebador Reverse para el secuenciamiento de las secuencias 12S referencia enfocado en la ictiofauna regional. El eDNA metabarcoding reveló un mayor número de especies en comparación con los métodos tradicionales, aunque no todas las especies fueron identificadas, con mayor resolución con el banco de datos creado. Ambos métodos coincidieron en la identificación de especies abundantes, pero el eDNA detectó especies adicionales que no fueron capturadas o resultaron difíciles de capturar con métodos tradicionales. Este estudio subraya que, aunque el eDNA metabarcoding es una herramienta poderosa para la evaluación de la biodiversidad y su eficacia está condicionada por la calidad y exhaustividad de las bases de datos de referencia.
Abstract
Sequencing and analyzing DNA has revolutionized the conservation and monitoring of biodiversity. Techniques such as DNA barcoding and metagenomics allow for species identification from environmental samples without requiring direct observation or laboratory cultivation. These techniques are crucial for detecting rare, invasive, or endangered species, and for assessing the effectiveness of conservation actions through pre-and postintervention monitoring. eDNA metabarcoding stands out as an effective tool for identifying fish species using the molecular marker 12S. Despite its advantages, it faces challenges such as the lack of standardized parameters and complete databases. This study developed an optimized eDNA metabarcoding protocol for monitoring fish in streams, overcoming issues related to water volume and sample storage. It was determined that filtering 1.2 liters of water, in two stages through 0.70 and 0.45 µm membranes, is optimal for recovering fish communities. The NeoFish marker demonstrated better taxonomic resolution, identifying a higher number of species with high agreement compared to traditional studies. However, the lack of reference sequences for many Neotropical species limits the method’s accuracy. Thus, a database with sequences from 46 new species was created to update global records, based on the design of two new Forward primers and one Reverse primer for sequencing the 12S reference sequences, focused on regional ichthyofauna. eDNA metabarcoding revealed a greater number of species compared to traditional methods, although not all species were identified, with higher resolution with the created database. Both methods agreed on identifying abundant species, but eDNA detected additional species that were not captured or were difficult to capture with traditional methods. This study highlights that while eDNA metabarcoding is a powerful tool for biodiversity assessment, its effectiveness is dependent on the quality and completeness of reference databases.
Descrição
Disertación de maestría presentada al PPG-BC (Programa de Pos-Grado en Biociencias), del ILACVN (Instituto Latino-Americano de Ciencias de la Vida y de la Naturaleza), de la UNILA (Universidad Federal de la Integración Latino-Americana), como requisito parcial para obtener el título de Magister en Ciencias.
Palavras-chave
bancos moleculares, DNA barcoding, biomonitoreo, arroyos.
Citação
MANTILLA, Diego Fernando Cadena. 2024. Desarrollo de un paquete tecnológico de monitoreo ambiental de peces basado en eDNA metabarcoding. Asesores: SCHNEIDER, Carlos Henrique (asesor); PEREIRA, Luiz Henrique (co-asesor). 119 h.. Disertación (Maestría) - PPG-BC (Programa de Postgrado en Biociencias), UNILA (Universidad Federal de la Integración Latinoamericana), Foz do Iguaçu.