Báo Cáo Thủy Sinh Học Đại Cương​ Chủ Đề Các Phương Pháp Dựa Trên Edna Môi Trường Trong Đa Dạng Sinh Học

Thủy sinh nhóm 9 TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐH QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH KHOA SINH HỌC – CÔNG NGHỆ SINH HỌC Môn THUỶ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Chủ học sinh dạng đa trong trường môi eDNA trên dựa pháp phương C[.]

TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐH QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

KHOA SINH HỌC – CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Môn: THUỶ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG

Chủ

học sinh

dạng đa

trong trường

môi eDNA

trên dựa

pháp phương

Chủ đề: Các phương pháp dựa trên eDNA môi trường trong đa dạng sinh học

1 Tổng quan về các phương pháp dựa trên eDNA

2 Ưu điểm, nhược điểm và yêu cầu để sử dụng trong các khu bảo tồn

3 Sử dụng siêu mã hóa eDNA trong giám sát sinh học ở các khu vực được bảo vệ

4 Những thách thức và hạn chế

5 Viễn cảnh tương lai

Chủ đề: Sử dụng eDNA ở vùng biển Đan Mạch

I GIỚI THIỆU eDNA VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

II ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨUIII PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

IV KẾT QUẢ

V THẢO LUẬN

VI KẾT LUẬN

NỘI DUNG

Vấn đề hiện nay

👉 Mất đa dạng sinh học => làm suy giảm sự đa dạng và phong phú của các loài, do môi trường sống bị suy giảm

👉 Ngay cả các khu bảo tồn cũng bị suy giảm về đa dạng sinh học => phản ánh sự suy giảm lớn về tính đa dạng và phong phú của loài mà còn ảnh hưởng đến các hệ sinh thái

Vấn đề hiện nay

1 Sự khó khăn của phương pháp cũ

👉Việc giám sát trên quy mô lớn rất tốn kém và mất thời gian 👉 Phải có số lượng chuyên gia cho một số nhóm phân loại

👉Trong một số cuộc khảo sát thì điều kiện thời tiết khắc nghiệt phổ biến và

👉Các phương pháp này cho phép xác định loài sinh vật cụ thể theo loài và đơn vị phân loại bằng cách căn chỉnh trình tự di truyền (tức là mã vạch)

👉DNA được sinh vật phát ra môi trường xung quanh qua da, lông, giao tử, nước tiểu hoặc phân

👉DNA được giải phóng vẫn ở trong môi trường và có thể tồn tại trong các khoảng thời gian thay đổi

từ vài ngày đến vài tháng hoặc lâu hơn đối với trầm tích hồ Nó cho phép phát hiện các loài trong một môi trường mà không cần phải nhìn, bắt hoặc phát hiện âm thanh

👉Có thể được khảo sát về sự hiện diện của các loài bao gồm nước, đất, trầm tích, không khí hoặc các vật liệu hữu cơ

Phương pháp dựa trên eDNA

Sơ đồ hệ sinh thái toàn cầu

và giám sát

đa dạng sinh học với siêu

mã hóa DNA môi trường.

2 Ưu điểm:

👉Đánh giá đồng thời toàn bộ thành phần loài trong thời gian ngắn và tốn ít công sức

👉Việc thu thập mẫu eDNA nhanh, rẻ và dễ dàng

=> Có một số lợi ích của mã hóa siêu eDNA so với các phương pháp nhận dạng thông thường, dựa trên hình thái học

👉Cho phép so sánh số dữ liệu giữa các khu bảo tồn cần có sẵn để giám sát đa dạng sinh học

Khuyết điểm

👉Độ tin cậy của đánh giá phụ thuộc nhiều vào môi trường được lấy mẫu

+ Thành công khi thu được từ các rãnh môi trường nước, nhưng kém tin cậy hơn khi thu thập

👉Siêu mã hóa eDNA đã tỏ ra đặc biệt hữu ích trong các hệ sinh thái nước mặn liên quan đến các khu bảo tồn biển

👉Các phương pháp tiếp cận eDNA có thể rất phù hợp trong các sáng kiến khu vực nhằm tạo ra dữ liệu về sự hiện diện hoặc vắng mặt của các loài thuộc các nhóm phân loại khác nhau trong các khu bảo tồn

3

Yêu cầu để sử dụng trong khu bảo tồn:

Lấy mẫu eDNA có thể được tiến hành bởi những người không phải chuyên gia với một số điều kiện

👉Kiến thức sinh thái đúng đắn, kiến thức chuyên môn về loài cụ thể về hành vi và sinh học của các sinh vật được lấy mẫu và kinh nghiệm lấy mẫu tại hiện trường

👉Kiến thức cơ bản về thực hành phòng thí nghiệm

👉Hiểu biết về quy trình làm việc, kinh nghiệm tin

👉Sinh học cơ bản và kiến thức về căn chỉnh mã vạch với cơ sở dữ liệu tham chiếu là những yêu cầu cơ bản đối với chuyên gia được giao phó đánh giá eDNA

Những thách thức và hạn chế của các phương pháp dựa trên eDNA trong giám sát khu bảo tồn

👉 Chất lượng kết quả bị hạn chế bởi chất lượng của cơ sở dữ liệu tham khảo hiện có

👉Việc lựa chọn vị trí lấy mẫu cũng ảnh hưởng đến chất lượng eDNA được lấy mẫu và đòi hỏi kiến thức chuyên môn về sự xuất hiện, sinh thái và hành vi của loài cụ thể

👉Chẳng hạn như đường sắt hoặc trong quy hoạch xây dựng, trong

đó các phân tích eDNA mẫu đất sẽ chỉ đại diện cho một phần nhỏ của khu vực được đánh giá, do đó chỉ cung cấp thông tin dựa trên điểm

● Phát hiện có hệ thống các loài quý hiếm hoặc loài bí ẩn

● Hệ thống các hiện tượng phù du tự nhiên và những thay đổi

về mặt hình thái

● Phát hiện các xu hướng bất ngờ về đa dạng sinh học5

Các bước thực hiện:

● Cải thiện thư viện dữ liệu tham khảo

● Tiếp thu kiến thức sinh thái khoa học toàn diện

● Tiêu chuẩn hóa các giao thức phòng thí nghiệm và hiện trường

● Có một hướng dẫn chung được áp dụng trên toàn thế giới

● Lựa chọn phương pháp phù hợp

● Phát triển các quy trình công việc chung ngày càng tách biệt

● Dịch vụ đào tạo quốc gia

● Đánh giá tính phù hợp của phương pháp trong từng bối cảnh

I GIỚI THIỆU

Mục đích

nghiên cứu

● Siêu mã hóa eDNA có cho phép phát hiện các loài liên kết với sinh vật đáy liên quan đến việc phân tách các sinh cảnh rạn đá không?

● Mức độ thống nhất giữa thành phần quần xã sinh vật đáy và mức độ phong phú của loài được phát hiện tương ứng bằng siêu mã hóa eDNA và quan sát bằng diverbased là bao nhiêu?

● Các mô hình về thành phần loài được xác định từ eDNA và các quan sát dựa trên thợ lặn có thể được giải thích ở mức

độ nào nhờ các điều kiện môi trường liên quan đến các rạn san hô?

Phương pháp

và địa điểm nghiên cứu

Nơi lấy mẫu

II

● Trung bình 2,6 km về phía thượng lưu (Hoa Kỳ) và 2,6 km về phía

hạ lưu (DS) từ trung tâm rạn

● Mẫu được thu trong 1 tuần vào tháng 8 năm 2020

● Mẫu nước được thu ở độ cao 1–2 m so với đáy biển bằng dụng cụ lấy mẫu nước Niskin 1,5 L

● Nếu dụng cụ lấy mẫu nước chạm vào đáy biển → lấy mẫu mới

● Từ 780 đến 1020 mL nước được thu thập trên mỗi mẫu → lọc bằng

áp suất thủ công bằng cách sử dụng các lọ 100 ml qua hộp lọc Sterivex 0,22 mm (Millipore) → Bộ lọc được chuyển vào từng túi nhựa có khóa zip và được bảo quản ở –20 ° C cho đến khi tách chiết DNA

● Lưu ý: Để tránh lây nhiễm chéo, dụng cụ không dùng một lần và không vô trùng được lau hoặc ngâm trong chất tẩy trắng 10% giữa các vị trí lấy mẫu

Thu, lọc và chiết xuất eDNA

● COI với mồi động vật không xương sống phổ biến mICOIintF

và dgCOI2198, kích thước đoạn 367 nt và 12S rDNA với mồi cá vây tia phổ biến MiFish-U-F và MiFish-U-R, kích thước phân mảnh xấp xỉ 260 nt

● Các libraries được chuẩn bị theo hai bước: đầu tiên, các đoạn gene đích được khuếch đại với mồi đặc trưng cho locus, được

mở rộng với các trình tự tiếp hợp nhô ra tương thích với bộ Illumina Nextera XT library preparation trong lần PCR thứ hai.

● Sản phẩm PCR đầu tiên được khuếch đại với mồi chỉ số Nextera

để thêm bộ điều hợp giải trình tự Illumina và mã vạch chỉ số kép

12,5 μl KaPa HiFi HotStart ReadyMix 2x (Roche)

1 μl mồi thuận và nghịch 10 mM 0,5 μl albumin huyết thanh bò 20 mg μL

2 μL (10–20 ng) khuôn mẫu DNA

25 μl KaPa HiFi HotStart ReadyMix 2x (Roche)

5 μL mồi chỉ số 1 và chỉ số 2 từ bộ Illumina Nextera XT v.2 Index

5 μL sản phẩm PCR bên trong đã được làm sạch

10 μL nước cấp PCR Lần PCR thứ nhất

Lần PCR thứ hai

Phân tích thông tin sinh học

Được thực hiện với một đường dẫn

tùy chỉnh được viết bằng ngôn ngữ

lập trình R (R-Core-Team, 2019)

Các tệp trình tự thô ở định dạng fastq đã được xử lý bằng Dada2

Loại bỏ mồi được thực hiện bằng Cutadapt

việc khử sao chép và suy luận biến thể trình tự Amplicon (ASV) và các phép đọc chuyển tiếp và đảo ngược được hợp nhất

các chimeras và singleton đã bị loại

bỏ bằng cách sử dụng tùy chọn "giả gộp"

KẾT QUẢ

IV

THẢO LUẬN

V

1 Khả năng so sánh về độ phong phú và đồng đều giữa các loài

- Mặc dù phương pháp eDNA thu được tổng số lượng loài lớn hơn nhưng số lượng loài trung bình thu được tại mỗi địa điểm lại tương tự với phương pháp Thợ lặn

- eDNA phát hiện ít loài hơn ở các điểm phía Bắc, nhiều loài hơn ở các điểm phía Nam

- Các đường cong mức độ phong phú của cấp bậc cho hai phương pháp là khác nhau

- eDNA phát hiện nhiều loài cá và ngoại lai hơn, đặc biệt là các loài quý hiếm Tuy nhiên lại không xác định được loài chiếm ưu thế

- Nhược điểm của eDNA là khả năng phát hiện cái loài tảo thấp

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phương pháp eDNA

- Vị trí: Độ đa dạng về thành phần loài là tương tự nhau khi thu mẫu tại các vị trí thượng nguồn - trên rạn san hô - hạ nguồn

- Nhiệt độ: Tăng cao ⇒ làm tăng tốc độ suy thoái DNA

- Độ mặn: ảnh hưởng đến sư phong phú của các loài

- Dù bỏ sót nhiều loài tảo nhưng phương pháp eDNA có thể

bổ sung chi tiết hơn về nhiều loài động vật mà phương pháp thợ lặn không phát hiện được

- Để giảm ảnh hưởng đến kết quả eDNA, phải lấy mẫu ở các

vị trí khác nhu và ghi nhận các dữ liệu về môi trường như: nhiệt độ, độ mặn, dòng chảy

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng

nghe