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Environment

ろ過水のサンプルおよび環境DNAの抽出のためのフィルターカートリッジの使用

Published: November 25, 2016 doi: 10.3791/54741
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 4, 2, 1, 5
1Department of Ecology and Environmental Sciences, Natural History Museum and Institute, Chiba, 2Graduate School of Human Development and Environment, Kobe University, 3Faculty of Science and Technology, Ryukoku University, 4Okinawa Churashima Research Center, 5Graduate School of Simulation Studies, University of Hyogo

Introduction

水生環境における環境DNA（エドナ）は水柱で見つかった遺伝物質を指します。最近の研究では、池1-3、河川4-8を含む様々な水生環境から魚を検出するためのエドナの有用性を実証した9ストリーム 、および海水10-14。いくつかの最近の研究では、地元の魚のコミュニティ7,9で複数種の同時検出を試みながら、これらの研究のほとんどは、単一または侵襲1,4-6,8,14と希少または絶滅危惧種3,9数の検出に焦点を当て12,13,15とメソコスム11,12。

後者のアプローチは、「metabarcoding」と呼ばれ、エドナのmetabarcodingは分類学的に多様なサンプル全体で遺伝子領域をcoamplifyするためのPCRプライマーの一つまたは複数のセットを使用しています。これは、インデックス作成とアダプタを添加したライブラリの準備が続いている、してインデックスを作成ライブラリーは、ハイスループット並列配列決定により分析されていますプラットフォーム。最近宮ら 12は、（「MiFish」と呼ばれる）魚類からエドナをmetabarcodingためのユニバーサルPCRプライマーを開発しました。 MiFishプライマーは、いくつかの密接に関連した同族体を除き分類学上の科、属および種に魚を識別するのに十分な情報が含まれているミトコンドリア12S rRNA遺伝子（163から185塩基対）の超可変領域を標的とします。エドナのmetabarcodingにおけるそれらのプライマーを用いることで、宮ら 12は、水槽の近くに既知の種組成やサンゴ礁と水槽タンクから230以上の亜熱帯海洋生物種を検出しました。

魚類からエドナ濃度のさまざまなレベルでの天然海水を収容するためにmetabarcodingプロトコルを最適化しながら、我々はMiFishプライマーは、時折、その後のライブラリーの調製のための標的領域を増幅するために失敗したことに気づきました。この失敗したPCR増幅のための可能性が高い理由の一つは、TEの十分な量の欠如でありますろ過された水の小容積に含まれるmplate DNA（ すなわち、1-2 L）。特定の分類群からエドナ濃度が増幅前に不可知であるが、大規模な水の体積（> 1-2 L）のろ過のような、希少魚の豊富さとバイオマスと水環境からより多くのエドナを収集するためのシンプルで効果的な手段であろうオープン海や深海の生態系。

従来魚エドナ研究16の数で使用されるディスクファイバーフィルターに対して、フィルタカートリッジ17を詰まらせる前に、より大きな水容積を収容するという利点を有します。実際、最近の研究は、大容量（> 20 L）は、フィルタカートリッジ18を使用して、沿岸海水サンプルのろ過を示しました。さらに、それらは、個別に包装され、滅菌、および実験ワークフローのいくつかのステップは、このように研究室19からの汚染の可能性を低減する、フィルターハウジング内で行うことが可能とされています。後者特徴は、最大の実験は20,21に挑戦間で汚染の危険性が残っているエドナのmetabarcoding、のために重要です。フィルタカートリッジのこれらの技術的な利点にもかかわらず、それは2つの例外8,15と魚類のエドナ研究で使用されていません。

ここでは、筐体を開くカットすることなく、そのフィルタからエドナのフィルターカートリッジと抽出と水試料の濾過のためのプロトコルを提供します。また、水の体積（≤4Lまたは> 4 L）に応じて、2つの代替水のろ過システムを提供します。私たちの研究グループ12,14,22,23に新たに開発されたプロトコルの性能とガラス繊維フィルターを使用して、以前に使用されるプロトコルを比較するために、我々は7500メートル3（巨大な水槽から海水のエドナmetabarcoding分析を行います）既知の種組成とし、代表的な結果として、2つのプロトコル由来検出種の数を示しています。このプロトコルの時間魚類からエドナをmetabarcodingために開発されたが、他の生物からもエドナにも適用可能です。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Mesh panel Iris Ohyama MPP-3060-BE
Metal prong Iris Ohyama MR12F
Stand for the mesh panel No brand 4184-9507 available from Amazon Japan
1 L plastic bag with screw cap Yanagi DP16-TN1000
Male luer-lock connector ISIS 11620
10 ml pipette tip Eppendorf 0030 000.765
10 L book bottle with valve As One 1-2169-01
Sterivex-HV filter Millipore SVHVL10RC denoted as "filter cartridge" throughout the ms and used in the protocol
Male luer fitting As One 1-7379-04
Female luer fitting As One 5-1043-14  
Inlet luer cap ISIS VRMP6
Outlet luer cap ISIS VRFP6
High vacuum tubing As One 6-590-01
Vacuum connector As One 6-663-02
Silicone stopper As One 1-7650-07
Manifold As One 2-258-01
Aspirator-GAS-1 As One 1-7483-21
DNeasy Blood & Tissue Kit (250) Qiagen 69506
PowerWater Sterivex DNA Isolation Kit MO BIO 14600-50-NF denoted as "optional kit" in the ms
Tabletop Centrifuge Kubota Model 4000 Maximum speed 6,000 rpm
Fixed-angle rotor Kubota AT-508C
Adaptor for a 15 ml conical tube Kubota 055-1280
RNAlater Stabilization Solution Thermo Fisher Scientific AM7020
Parafilm PM992 denoted as "self-sealing film"

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References

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Miya, M., Minamoto, T., Yamanaka, H., Oka, S. i., Sato, K., Yamamoto, S., Sado, T., Doi, H. Use of a Filter Cartridge for Filtration of Water Samples and Extraction of Environmental DNA. J. Vis. Exp. (117), e54741, doi:10.3791/54741 (2016).

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