DNA-stregkodningsteknologi, der hjælper med at overvåge sundheden for altafgørende boreale skove

Den boreale skov er afgørende for Canada og verden, lagring af kulstof, renser vand og luft og regulerer klimaet. Men det har vist sig at være en omhyggelig og tidskrævende opgave at holde øje med sundheden for dette sårbare biom - indtil nu.

Avanceret DNA-metabarcoding-teknologi udviklet af University of Guelph kan hjælpe med at fremskynde og forbedre overvågningsprocessen, ifølge en ny undersøgelse offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter .

"Vi får meget mere information ud af DNA, og vi var i stand til at reproducere dataene og fortolkningerne af de data, som standardmorfologimetoden gav, " sagde undersøgelsens medforfatter Mehrdad Hajibabaei, en professor i U af G's Institut for Integrativ Biologi.

I undersøgelsen, forskere sammenlignede brugen af ​​avanceret DNA-meta-stregkodningsteknologi – identifikation af DNA fra mange vandlevende organismer på én gang – med praktisk identifikation af hvirvelløse prøver, brugt i årtier til at vurdere økosystemets biodiversitet.

Nøjagtige og rettidige oplysninger om det boreale økosystem har aldrig været mere presserende, ifølge skovforskere. Stigende temperaturer i den boreale region fører til nedbrydning af permafrost, samt mere intens tørke og naturbrande. Klimaforandringerne får skovbrande til at brænde mere voldsomt, pumpe flere drivhusgasser ud i atmosfæren.

Imidlertid, føderale videnskabsmænd er blevet udfordret af den store mængde bioovervågning, der er nødvendig for Canadas skovintegritetsprogram, sagde Hajibabaei.

"De er nødt til at vurdere sundheden i denne skov, og en måde at gøre det på er at se på tilstedeværelsen af ​​hvirvelløse dyr i vandløbene."

Vandløbssundhed er en indikator for overordnet skovsundhed og biodiversitet. Den tidstestede, men tidskrævende tilgang var at manuelt indsamle prøver i hånden og derefter identificere indikatororganismer.

"Natural Resources Canada ønskede at komme i gang med at bruge metoden - DNA-metabarcoding - som mit laboratorium har forsket i et stykke tid, " sagde Hajibabaei.

"De henvendte sig til os, og vi indledte dette samarbejde. Vigtigheden af ​​dette arbejde er både i forhold til at tage denne tilgang ind i et scenarie i den virkelige verden og hjælpe med at imødekomme Canadian Forest Services behov for rettidig overvågning."

Metabarcoding er hurtig og yderst effektiv til at detektere mange forskellige vandlevende organismer i vand, sagde Hajibabaei.

Manuel identifikation af hvirvelløse dyr tager tid og kræver eksperter, hvis resultater måske ikke altid er konsistente, han tilføjede.

Et andet vigtigt aspekt af arbejdet er, at det kan anvendes på en miljøgradient, måling af udsving i forhold baseret på forskellige stressorer og processer, sagde Hajibabaei.

Undersøgelsen involverede forskere fra U of G's Center for Biodiversity Genomics and Natural Resources Canadas Great Lakes Forestry Center i Sault Ste. Marie.

Undersøgelsen kalder metabarcoding "en potentielt transformativ tilgang til biomonitorering, opdagelse af biodiversitet og sundhedsvurderinger af økosystemer."

Resultaterne giver Natural Resources Canada mere tillid til DNA-overvågning, sagde Hajibabaei. "Selvfølgelig, hvis de ønsker at afbøde enhver form for påvirkning, Hurtigere og mere høje gennemløbstilgange er altid efterspurgte."