DNA barcoding. Identificatie van plant en dier

Transcriptie

1 DNA barcoding Identificatie van plant en dier

2 DNA barcoding Identificatie van plant en dier Berry B. van der Hoorn, Kevin K. Beentjes, Maartje Kijne-van der Sluis Naturalis Biodiversity Center, DNA Barcoding Facility Sylviusweg 72, 2333 BE, Leiden

3 Overzicht Naturalis DNA barcoding Verrijkingsstof Toepassingen

4 Naturalis

5 Naturalis Historie 1820 's Rijks Museum van Natuurlijke Historie 1998 Naturalis 2010 Naturalis Biodiversity Center Organisatie Publiek Collectie Onderzoek

6 Naturalis: Publiek Tentoonstellingen Educatieve dienst Internet Uitgeverij Televisie

7 Naturalis: Collectie Insecten Ongewervelden Gewervelden Hogere planten Fossielen 18,1 miljoen 5,8 miljoen 1,9 miljoen 4,6 miljoen 3,2 miljoen 37 miljoen

8 Naturalis: Onderzoek

9 Naturalis: Onderzoek Leven Domein Rijk Stam Orde Familie Geslacht Soort Taxonomie Fylogenie

10 Naturalis: Onderzoek

11 Naturalis: Onderzoek

12 Naturalis: Identificatie

13 Naturalis: lesmodules

14 Naturalis: Identificatie Environmental-DNA

15 DNA Barcoding Wat & Hoe?

16 Wat is DNA barcoding? DNA barcoding is based on a simple, but powerful premise. It argues that sequence diversity in short, standardized gene regions can provide a sophisticated tool for both the identification of known species and the discovery of new ones. -- Canadian Centre for DNA Barcoding

17 Wat is DNA barcoding?

18 Wat is DNA barcoding? Namen zijn de sleutel tot ontsluiting van kennis Betrouwbare identificaties zijn essentieel Taxonomische expertise noodzakelijk en schaars

19 Wat is DNA barcoding? Geschiedenis 2003: Biological identifications through DNA barcodes. Hebert et al., Proc. R. Soc. Lond. B : Workshops, conferentie 2007: United Nations of Barcoding, Guelph 2009: administratie, plannen ibol 2010: formele start ibol 2010: Naturalis barcoding facility

20 Wat is DNA barcoding? Principe Kort fragment DNA ( bp) In een standaard gebied ( marker ) Inter-species varitatie > Intra-species variatie

21 Wat is DNA barcoding?

22 Wat is DNA barcoding? CTAGTCTTCGGTGCATGGGCCGGCATAGTAGGCACAGCCCTCAGCCTCCTAATTCGGGCAGAACTAGGACAACCA GGAACCCTTCTAGGGGACGACCAGATTTACAACGTAATTGTCACTGCCCACGCCTTTGTAATAATTTTCTTCATG GTAATACCCATCATGATTGGCGGATTTGGAAACTGACTAGTCCCCCTCATAATCGGAGCCCCGGACATAGCATTT CCCCGCATAAATAACATAAGCTTCTGACTACTTCCCCCCTCCTTCCTATTACTGCTAGCATCTTCCACAGTTGAA GCTGGAGCAGGCACAGGATGGACTGTCTACCCACCACTGGCCAGCAACATAGCCCACGCCGGGGCCTCAGTTGAT CTGGCCATTTTTTCGCTCCACTTAGCAGGTATCTCATCAATCCTCGGGGCAATCAACTTCATTACAACCGCCATC AACATAAAACCCCCGGCCCTGTCACAATACCAAACACCCCTATTTGTATGATCAGTCTTCATCACCGCAATCCTA CTTCTGCTATCCCTCCCAGTACTAGCCGCTGGCATTACCATGCTCCTAACTGACCGAAACCTAAACACCACATTC TTTGATCCTGCCGGAGGGGGCGACCCTGTCCTGTACCAGCACCTTTTC

23 Wat is DNA barcoding?

24 Wat is DNA barcoding? Doel Identificatie van bekende soorten Ontdekken van nieuwe soorten Niet fylogenetisch werk

25 Wat is DNA barcoding? DNA barcoding vs. DNA fingerprinting e e

26 Wat is DNA barcoding? DNA barcoding vs. DNA fingerprinting Soorten Dieren en planten Individuen Vnl. Mensen 1 fragment Sequentie-variatie Maternaal (COI) 16 fragmenten Lengte-variatie Combinatie vader/moeder

27 Toepassingen R Welke vogels? Schadelijke soorten? Beschermde soorten?

28 Hoe kom je tot een DNA barcode? Subsampling Specimen Metadata Foto s Lysis DNA Extractie DNA Extracten DNA Bank -80 opslag BOLD Analyse PCR voorbereiding Publicaties DNA Barcodes PCR PCR controle PCR clean-up & Sequencing Sequentie controle

29 Hoe kom je tot een DNA barcode? Verzamelen Veldwerk Collectie 3 tot 5 exx. per soort Data Identificatie / taxonomie Verzamel gegevens Voucher gegevens

30 Naturalis DNA barcoding Doel Fonds Economische Structuurversterking (FES) 33,000 barcodes CBS-KNAW (schimmels) 27,000 barcodes Naturalis Biodiversity Center Naturalis: Focus op Nederlandse flora and fauna Uitdaging Collectie materiaal (<10 jaar oud)

31 Naturalis DNA barcoding Samenwerking met diverse VOFF organisaties Aanlevering vers materiaal

32 Naturalis DNA barcoding Amateur specialisten Verzamelen Identificatie PGO s Coordinatie Sampling Data 95x

33 Naturalis DNA barcoding Een greep uit de barcoding projecten Vlinder collecties (incl. NL): >5.500 exx. Libellen van de wereld: >4.100 exx. Nederlandse vliegen: >2.500 exx. Nederlandse kevers: >2.100 exx. Nederlandse vaatplanten: >1.700 exx. Kinabalu expeditie: >2.000 exx

34 Hoe kom je tot een DNA barcode? Extractie Op subsample (bijv. insectenpootje) Filter / magnetic bead

35 Hoe kom je tot een DNA barcode? Extractie Lysaat met DNA Binding DNA aan bead (of filter) Was stappen Loslaten DNA van bead (of filter)

36 Hoe kom je tot een DNA barcode? PCR Relatief makkelijk door abundantie CO1 = mitochondriaal matk/rbcl = chloroplast ITS = nulceair, maar tandem repeats

37 Hoe kom je tot een DNA barcode? PCR

38 Hoe kom je tot een DNA barcode? Sequencen

39 Hoe kom je tot een DNA barcode? Controle Alignment en NJ boom

40 Hoe kom je tot een DNA barcode? BOLD Opslag gegevens + sequentie + foto Analyse d.m.v. verschillende tools Zoekmachine / referentie

41 Hoe kom je tot een DNA barcode?

42 Hoe kom je tot een DNA barcode?

43 Hoe kom je tot een DNA barcode?

44 Hoe kom je tot een DNA barcode?

45 Hoe kom je tot een DNA barcode?

46 Hoe kom je tot een DNA barcode? CTAGTCTTCGGTGCATGGGCCGGCATAGTAGGCACAGCCCTCAGCCTCCTAATTCGGGCAGAACTAGGACAACCA GGAACCCTTCTAGGGGACGACCAGATTTACAACGTAATTGTCACTGCCCACGCCTTTGTAATAATTTTCTTCATG GTAATACCCATCATGATTGGCGGATTTGGAAACTGACTAGTCCCCCTCATAATCGGAGCCCCGGACATAGCATTT CCCCGCATAAATAACATAAGCTTCTGACTACTTCCCCCCTCCTTCCTATTACTGCTAGCATCTTCCACAGTTGAA GCTGGAGCAGGCACAGGATGGACTGTCTACCCACCACTGGCCAGCAACATAGCCCACGCCGGGGCCTCAGTTGAT CTGGCCATTTTTTCGCTCCACTTAGCAGGTATCTCATCAATCCTCGGGGCAATCAACTTCATTACAACCGCCATC AACATAAAACCCCCGGCCCTGTCACAATACCAAACACCCCTATTTGTATGATCAGTCTTCATCACCGCAATCCTA CTTCTGCTATCCCTCCCAGTACTAGCCGCTGGCATTACCATGCTCCTAACTGACCGAAACCTAAACACCACATTC TTTGATCCTGCCGGAGGGGGCGACCCTGTCCTGTACCAGCACCTTTTC

47

48 Toepassingen R Welke vogels? Schadelijke soorten? Beschermde soorten?

49 Toepassingen R

50 DNA Barcoding Verrijkingsstof

51 MEGA

52 MEGA

53 MEGA

54 MEGA

55 MEGA

56 MEGA

57 Discussie

58 Discussie Denken jullie de les te gaan gebruiken? Voor welke doelgroep (klas) is het een geschikt onderwerp? Wel of niet MEGA gebruiken? Andere suggesties / aanmerkingen?

59 DNA Barcoding Toepassingen

60 Toepassingen Birdstrike Inzicht in schade door vogels Soorten / plaats / seizoen / hoogte Informatie terreinbeheer / planning Probleem: onherkenbare resten Oplossing: DNA barcodes Koninklijke Luchtmacht

61 Toepassingen

62 Toepassingen

63 Toepassingen Environmental-DNA

64 Toepassingen Kinabalu Hoogland endemen: oude of nieuwe soorten? Fylogeografische analyse Meer individuen van een selecte groep soorten

65 Toepassingen Alpine scrub (>3000 m) Moss forest ( m) Lower montane forest ( m) Lowland forest ( m)

66 Toepassingen Cryptische soorten Perichares sp. 8 exemplaren Hoeveel soorten?

67 Toepassingen Burns, et al

68 Toepassingen Next-Gen Sequencing

69 Toepassingen Next-Gen Sequencing

70 Toepassingen Next-Gen Sequencing Resultaten Sorteren Vergelijken met referentie barcodes

71 Toepassingen Next-Gen Sequencing Soorten in water / bodem / ecosysteem Beschermde planten in traditionele medicijnen Voeding van dieren m.b.v. maaginhoud

72 Links / Contact science.naturalis.nl/research/dna-barcoding / [email protected]

73