אנו מתארים פרוטוקול לסינון דגימות מים עם מחסנית מסנן וחילוץ DNA סביבתי (eDNA) מבלי לחתוך את המארז כדי להסיר את המסנן. פרוטוקול זה פותח עבור מטברקוד דנ"א מדגים, אולם הוא ישים גם לדנ"א סביבתי מאורגניזמים אחרים.
מאמר שיטה
אנו מתארים פרוטוקול לסינון דגימות מים עם מחסנית מסנן וחילוץ DNA סביבתי (eDNA) מבלי לחתוך את המארז כדי להסיר את המסנן. פרוטוקול זה פותח עבור מטברקוד דנ"א מדגים, אולם הוא ישים גם לדנ"א סביבתי מאורגניזמים אחרים.
מחקרים אחרונים הראו כי השימוש ב-DNA סביבתי (eDNA) מדגים מתאים ככלי ניטור לא פולשני. רוב המחקרים הללו השתמשו במסנני סיבי דיסק כדי לאסוף eDNA מדגימות מים, אם כי מספר מחקרים מיקרוביאליים בסביבות מימיות השתמשו במחסניות מסנן, מכיוון שלמחסנית יש יתרון של התאמה לכמויות מים גדולות וקלות שימוש כללית. כאן אנו מספקים פרוטוקול לסינון דגימות מים באמצעות מחסנית המסנן וחילוץ eDNA מהמסנן מבלי לחתוך את הבית. החלקים העיקריים של פרוטוקול זה מורכבים מ-1) סינון דגימות מים (נפחי מים ≤4 ליטר או >4 ליטר); (2) מיצוי DNA על המסנן באמצעות שייקר רולר המונח באינקובטור שחומם מראש; ו-(3) טיהור DNA באמצעות ערכה מסחרית. באמצעות שימוש בפרוטוקול זה ובפרוטוקולים ששימשו בעבר, אנו מבצעים ניתוח מטא-ברקוד של דנ"א סביבתי שנלקח ממכל אקווריום ענק (7,500 מ"ק) עם הרכב מינים ידוע, ומציגים את מספר המינים שזוהו לכל ספרייה משני הפרוטוקולים כתוצאות מייצגות. הפרוטוקול הזה פותח עבור מטה-ברקוד של דנ"א סביבתי מדגים, אולם הוא ישים גם לדנ"א סביבתי מאורגניזמים אחרים.
DNA הסביבה (עדנה) בסביבות מימיות מתייחס לחומר גנטי המצוי בעמודת המים. מחקרים שנעשו לאחרונה הדגימו את התועלת של עדנה לאיתור דגים מסביבות מימיים שונים, כולל בריכות 1-3, נהרות 4-8, נחלים 9, ומי ים 10-14. רוב המחקרים האלה התמקדו גילוי של יחיד או כמה פולשני 1,4-6,8,14 ונדירים או מאוימים מינים 3,9, בעוד מחקרים שנעשו לאחרונה כמה ניסו זיהוי סימולטני של מינים רבים בקהילות הדגים המקומי 7,9, 12,13,15 ו mesocosms 11,12.
הגישה האחרונה נקראת "metabarcoding" ועדנה metabarcoding משתמש וקבוצה אחת או מספר של פריימרים PCR כדי coamplify אזור הגן על פני דגימות מגוונות טקסונומית. זה ואחריו כנת ספרייה עם אינדוקס בנוסף מתאם, ואת הספריות באינדקס מנותחות על ידי רצף מקביל תפוקה גבוההפּלַטפוֹרמָה. לאחרונה מייה et al. 12 פיתח פריימרים PCR אוניברסלי עבור metabarcoding עדנה מן הדגים (המכונה "MiFish"). פריימרים MiFish ולמקד לאזור hypervariable של הגן המיטוכונדריה 12S rRNA (163-185 נ"ב), אשר מכיל מידע מספיק כדי לזהות דגים למשפחה, הסוג ומינים טקסונומיות למעט במבניהם כמה קשורים זה לזה. עם השימוש של פריימרים אלו metabarcoding עדנה, מייה et al. 12 זוהה יותר מ -230 מינים ימיים סובטרופי מטנקים אקווריום עם שוניות אלמוגים והרכב מינים ליד האקווריום.
תוך אופטימיזציה של פרוטוקול metabarcoding כדי להתאים מי ים טבעי עם רמות משתנות של ריכוז עדנה מן הדגים, יש לנו לב כי פריימרים MiFish נכשלו מדי פעם כדי להגביר את אזור היעד להכנת ספרייה שלאחר מכן. אחת הסיבות סבירות יותר עבור הגברת PCR מוצלחת זה הוא חוסר הכמות מספקת של template DNA הכלול בנפחים קטנים של מים מסוננים (כלומר 1-2 L). למרות ריכוז עדנה מקבוצת טקסונומיות ספציפית הוא לידיעה לפני ההגברה, סינון של כרכי מים גדולים (> 1-2 L) תהיה דרך פשוטה ויעילה כדי לאסוף יותר עדנה מן הסביבות המימיות עם שפע דגים נדיר ביומסה, כגון מערכות אקולוגיות תחת כיפת האוקיינוס במעמקי הים.
ביחס מסננים סיבים דיסק כמקובל בשימוש במספר של מחקר עדנה דגי 16, מחסניות מסננות יש את היתרון של אדיב כרכי מים גדולים לפני סתימת 17. למעשה, מחקר שנערך לאחרונה הראה נפח גדול (> 20 L) סינון של דגימות מי ים החוף באמצעות מחסניות מסננות 18. בנוסף, הם בנפרד ארוזים וסטרילי, וכמה מדרגות העבודה הניסיונית יכולות להתבצע בית המסנן, ובכך להקטין את ההסתברות של זיהום מהמעבדה 19. האחרוןתכונה חיונית עדנה metabarcoding, שבו את הסיכון לזיהום נותר בין הניסוי הגדול אתגרים 20,21. למרות היתרונות הטכניים האלה של מחסניות מסננות, זה לא נעשה שימוש במחקרי עדנה של דגים עם שני חריגים 8,15.
כאן אנו מספקים פרוטוקול עבור סינון של דגימות מים עם מחסנית מסנן וסחיטת עדנה ממסנן שלה מבלי לחתוך את הדיור. כמו כן אנו מספקים שתי מערכות סינון מים חלופיות תלוי כרכי מים (L ≤4 או> 4 L). כדי להשוות את הביצועים של הפרוטוקול החדש שפותח ובפרוטוקול בעבר בשימוש באמצעות מסנן מזכוכית בקבוצת המחקר שלנו 12,14,22,23, אנו מבצעים עדנה metabarcoding ניתוח של מי ים מטנק אקווריום ענק (7,500 מ '3 ) עם הרכב מינים, ולהראות את מספר המינים שזוהו נגזרים משני הפרוטוקולים כתוצאות נציג. h פרוטוקול זהכפי שפותחו עבור metabarcoding עדנה מן הדגים, אך גם לגבי עדנה מאורגניזמים אחרים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: פרוטוקול זה אינו עוסק מי דגימה ושיטות metabarcoding. מים אפשר יהיה לטעום באופנים שונים בהתאם למטרות המחקר 16 ותראו מייה et al. 12 לפירוט אודות שיטות metabarcoding באמצעות פריימרים MiFish. ראוי לציין, כי המים שנדגמו צריכים להישמר מאוד קרים מסוננים בתוך כמה שעות, כדי למנוע שפלה של עדנה. כמו כן שימו לב כי פרוטוקול זה כרוך בשימוש של שייקר רוטרי באינקובטור, והאחרון חייב להיות גדול מספיק כדי להכיל את לשעבר. בנוסף, בצנטריפוגה שיכולה להכיל שני 15 מיליליטר ו 50 מ"ל צינורות חרוטים הם הכרחיים כדי להסיר את הנוזל הנותר מן מסנן סינון דואר לאסוף DNA שחולץ בתוך המחסנית, בהתאמה.
1. עיבוד ראש מתברג ושקית פלסטיק L 1
הערה: דלג על שלב זה אם נפח הסינון הוא> 4 L.
2. אסיפה של מערכת הסינון
סינון 3. דגימות מים (≤4 L) באמצעות מסנן Cartridge
הערה: דלג על שלב זה אם נפח הסינון הוא> 4 L. זה מערכת סינון דורשת f לוח עומד עצמיאו לתלות את שקית פלסטיק ובה 1 ליטר של מים. פנל רשת, חודים מרובים, עמדו על הלוח, כולם הזמין מחנויות מקוונות, יהיו שימושיים להרכבת יחידה זו. חיטוי הכניסה ויציאה כמוס luer עבור המחסנית המסננת לפני השימוש.
סינון 4. מים (> 4 L) דוגמאות באמצעות מסנן Cartridge
ההערה: דלג על שלב זה אם נפח מי הסינון הוא ≤4 ל מערכת סינון זה דורש בקבוק ספר 10 L מצויד שסתום טיפ של 10 מיליליטר פיפטה חד פעמי. בקוטר פנימי של קצה פיפטה 10 מ"ל (15.0 מ"מ) להתחדד של קצהבסוף צריך להתאים כדי בקוטר חיצוני של השסתום (15.0 מ"מ) יציאת כניסת של מחסנית מסנן, בהתאמה. חיבורי שניהם נשמרים באופן מאובטח במהלך הסינון בהתקף חיכוך. לעקר את קצה פיפטה עם 10% אקונומיקה מסחרי (חומצת נתרן בקירוב 0.6%) לפני השימוש.
הפקת 5. עדנה מהמסננת
הערה: שלבי 4 ו -5, אנו משתמשים ערכה מסחרית, בעקבות פרוטוקול במידה רב "דם בעלי הגרעין" שמספק ערכה. לשם פשטות, אנו מתארים את ההליך לעיבוד מחסנית פרט. בפועל, אנו ממליצים עיבוד 8 (או את המספר המרבי של צנטריפוגות) או מסננים פחות בכל פעם.
טיהור 6. של ה- DNA החילוץ
הערה: אנו elute עדנה עם 100 μl חיץ AE במקום 200 μl שצוין במדריך של הערכה המסחרית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מבחינה טכנית, קשה לבודד ולכמת עדנה דגים רק מן עדנה בתפזורת חילוץ, משום פריימרים MiFish coamplify באזור היעד מכמה חוליות שאינם דגים, כגון עופות ויונקים, עם מוצרי ה- PCR של באותו גודל (ca. 170 נ"ב 12). במקום לכימות דגי עדנה, אנו מבצעים MiFish metabarcoding ניתוח של עדנה מטנק האקווריום עם הרכב מינים באמצעות שתי שיטות שונות של סינון מיצוי DNA, ולהשוות את המספרים של מינים שזוהו במהלך ספרייה משני הפרוטוקולים. ניסוי פשוט זה נועד ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקרים רבים metabarcoding באמצעות דגימות סביבתיות כגון מים ואדמה, טיפול סינון לתפקיד מחסנית המסנן הוא בדרך כלל כדלקמן 24,25: 1) חיתוך פתוח או פיצוח דיור עם כלי יד (חותך צינורות או צבת); 2) הסרת המסנן מהמחסנית; ו -3) חיתוך המסנן לחתיכות קטנות עם סכין גילוח להפקת DNA. כדי להימנע מסורבל ונדרש זמן רב נהלים כאלה שמועדים זיהום במעבדה, ניסינו מספר שיטות DNA חילוץ בתוך הדיור של המחסנית המסננת באמצעות ערכה מסחרית בשימוש נרחב, לא יקרה, פתח בהצלחה בפרוטוקול הנוכחי עם נוחים מניתוח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך כמחקר בסיסי על ידי CREST מסוכנות המדע והטכנולוגיה היפנית (JST) ועל ידי מענקים מ-JSPS/MEXT KAKENHI (מספר 26291083) וקרן Canon ל-M.M. למממנים לא היה תפקיד בתכנון המחקר, איסוף וניתוח נתונים, החלטה לפרסם או הכנת כתב היד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| לוח רשת | Iris Ohyama | MPP-3060-BE | |
| חוד מתכת | Iris Ohyama | MR12F | |
| מעמד ללוח הרשת | אין מותג | 4184-9507 | זמין מאמזון יפן |
| שקית ניילון 1 ליטר עם מכסה בורג | Yanagi | DP16-TN1000 | |
| מחבר נעילת לואר זכר | ISIS | 11620 | |
| קצה פיפטה 10 מ"ל | Eppendorf | 0030 000.765 | |
| בקבוק ספר 10 ליטר עם שסתום | כאחד | 1-2169-01 | |
| מסנן Sterivex-HV | Millipore | SVHVL10RC | מסומן כ"מחסנית מסנן" בכל ה-ms ומשמש בפרוטוקול |
| התאמת לואר זכר | כאחד | 1-7379-04 | |
| התאמת לואר נקבה | כאחד | 5-1043-14 | |
| כובע לואר כניסה | ISIS | VRMP6 | |
| שקע כובע לואר | ISIS | VRFP6 | |
| צינורות ואקום גבוהים | כמו אחד | 6-590-01 | |
| מחבר ואקום | כאחד | 6-663-02 | |
| פקק סיליקון | כאחד | 1-7650-07 | |
| סעפת | כאחד | 2-258-01 | |
| אספירטור-GAS-1 | כאחד | 1-7483-21 | |
| DNeasy דם & ערכת רקמות (250) | Qiagen | 69506 | |
| PowerWater Sterivex ערכת בידוד DNA | MO BIO | 14600-50-NF | מסומנת כ"ערכה אופציונלית" בצנטריפוגה |
| שולחנית | ms Kubota | דגם 4000 | מהירות מרבית 6,000 סל"ד |
| רוטור זווית קבועה | מתאם Kubota | AT-508C | |
| לצינור חרוטי 15 מ"ל | Kubota | 055-1280 | |
| פתרון ייצוב RNAlater | Thermo Fisher Scientific | AM7020 | |
| Parafilm | PM992 | מסומן כ"סרט איטום עצמי" |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה