A multi-marker metabarcoding approach to study tardigrade diversity in forest ecosystems.

Abstract

Som annen mikroskopisk fauna blir bjørnedyr ofte oversett i økologiske undersøkelser. Med sin kosmopolitiske utbredelse i alt fra sedimenter på havets dyp til høyalpine fjellområder, spiller bjørnedyr viktige roller i mange økosystemer og bør integreres i forvaltnings- og overvåkningsprogrammer. Men, identifisering av små dyr i en taksonomisk utfordrende gruppe er en svært tidkrevende og omstendelig prosess, noe som gjør at de som regel blir utelatt i større biologiske overvåkningsprosjekter. I min masteroppgave utforsker jeg om DNA-basert identifisering av bjørnedyr fra miljøprøver gir et godt bilde på deres artsmangfold, og om slik metodikk kan erstatte tradisjonell identifisering med morfologi og gjøre det enklere å inkludere bjørnedyr i overvåkingsprosjekter. Bjørnedyr i prøver av mose, lav og strø ble identifisert med metabarcoding og morfologi, og resultatene sammenliknet med hensyn på diversitet og samfunnsøkologi. Ved å bruke et lokalt COI-referansebibliotek, supplert med sekvenser fra BOLD og GenBank, identifiserte metabarcoding flere arter av bjørnedyr enn tradisjonelle metoder i de aller fleste av prøvene. Metabarcoding gav også de samme samfunnsøkologiske mønstrene i mose, lav og strø som identifisering med morfologi. Generelt gav ikke metabarcoding pålitelige resultater for strøprøver, hvor bare én av de tre markørene gav konsekvent identifisering. Den nåværende mangelen på referansesekvenser til mange bjørnedyrarter begrenser den taksonomiske oppløsningen ved metabarcoding. Begrensningen vil ikke elimineres før alle bjørnedyrarter får sin strekkode, men kan for øyeblikket delvis omkommes ved å bruke flere markører.

As other small members of the meiofauna, tardigrades are often neglected in ecological and environmental surveys. Occurring in all parts of the world, from deep marine sediments to alpine environments, tardigrades can play important roles in most ecosystems and should be incorporated in biomonitoring programs. Sampling of minute animals is, however, both tedious and time-consuming, impeding their inclusion in large scale ecological surveys. This study provides a step in bridging this gap by exploring the use of a multi-marker metabarcoding approach on environmental DNA samples. Samples of moss, lichens and litter were investigated by traditional morphology-based methods and metabarcoding and compared in terms of tardigrade diversity and community composition of the sampled microhabitats. By using locally constructed COI reference libraries, complemented by BOLD and GenBank sequences, metabarcoding in most samples detected more species of tardigrades than traditional methods. Additionally, metabarcoding detected the same community differences and microhabitat distribution patterns as traditional methods. In general, metabarcoding of litter eDNA samples was unreliable, with only one out of three markers consistently amplifying and detecting tardigrades. For its future use, the current lack of tardigrade reference sequences limits the taxonomic resolution of metabarcoding surveys. This impediment is easily overcome by adding barcodes of more species to the reference library, but can in its current state be partly circumvented by using multiple markers.