Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
We describe a protocol for filtration of water samples with a filter cartridge and extraction of environmental DNA (eDNA) without having to cut open the housing to remove the filter. This protocol is developed for metabarcoding eDNA from fishes, but is also applicable to eDNA from other organisms.
Recent studies demonstrated the use of environmental DNA (eDNA) from fishes to be appropriate as a non-invasive monitoring tool. Most of these studies employed disk fiber filters to collect eDNA from water samples, although a number of microbial studies in aquatic environments have employed filter cartridges, because the cartridge has the advantage of accommodating large water volumes and of overall ease of use. Here we provide a protocol for filtration of water samples using the filter cartridge and extraction of eDNA from the filter without having to cut open the housing. The main portions of this protocol consists of 1) filtration of water samples (water volumes ≤4 L or >4 L); (2) extraction of DNA on the filter using a roller shaker placed in a preheated incubator; and (3) purification of DNA using a commercial kit. With the use of this and previously-used protocols, we perform metabarcoding analysis of eDNA taken from a huge aquarium tank (7,500 m3) with known species composition, and show the number of detected species per library from the two protocols as the representative results. This protocol has been developed for metabarcoding eDNA from fishes, but is also applicable to eDNA from other organisms.
Экологическая ДНК (Эдна) в водной среде относится к генетическому материалу, найденной в толще воды. Недавние исследования показали полезность Эдна для обнаружения рыбы из различных водных средах, в том числе прудов, рек 1-3 4-8, потоки 9 и морской воды 10-14. Большинство этих исследований сосредоточено на выявлении одного или нескольких инвазивных 1,4-6,8,14 и редких или исчезающих видов 3,9, в то время как некоторые недавние исследования попытались одновременное обнаружение нескольких видов в местных сообществах рыб 7,9, 12,13,15 и мезокосмах 11,12.
Последний подход называется "metabarcoding" и Эдна metabarcoding использует один или несколько наборов праймеров ПЦР для coamplify область гена через таксономически различных образцов. За этим следует библиотекой препарата с индексацией и адаптером Кроме того, и индексированного библиотеки анализируют с помощью высокопроизводительного параллельного секвенированияПлатформа. Недавно Мия и др. 12 разработали универсальные ПЦР - праймеров для metabarcoding Эдна из рыб ( так называемые "MiFish"). В MiFish праймеры целевой гипервариабельной области митохондриального гена 12S рРНК (163-185 п.н.), который содержит информацию, достаточную для идентификации рыб к таксономической семьи, рода и вида для некоторых близких сородичей за исключением. С использованием этих праймеров в Эдна metabarcoding, Мия и др. 12 было обнаружено более 230 видов субтропических морских из аквариумов с известными видовой состав и коралловых рифов вблизи аквариума.
При оптимизации протокола metabarcoding для размещения естественной морской воды с различными уровнями концентрации Эдна от рыб, мы заметили, что MiFish праймеры иногда не в состоянии усилить целевой регион для последующей подготовки библиотеки. Одной из наиболее вероятных причин этого неудачного ПЦР-амплификации является отсутствие достаточного количества ТЕmplate ДНК , содержащаяся в небольших объемах воды фильтруются (т.е. 1-2 л). Хотя концентрация Эдна из определенной таксономической группы непознаваема до усиления, фильтрации больших объемов воды (> 1-2 л) будет простым и эффективным средством, чтобы собрать больше Эдна из водной среды с дефицитного обилием рыбы и биомассы, таких как открытого океана и глубоководных экосистем.
По сравнению с фильтрами дисковых волокна , обычно используемые в количестве рыбы Едне исследований 16, фильтровальные патроны имеют преимущество размещения больших объемов воды до забивания 17. На самом деле, недавнее исследование показало , большой объем (> 20 л) фильтрации проб морской воды с использованием береговых картриджей фильтра 18. Кроме того, они индивидуально упакованы и стерильны, и несколько шагов экспериментального процесса может быть выполнена в корпусе фильтра, таким образом , снижая вероятность загрязнения из лаборатории 19. Последнийфункция имеет решающее значение для Эдна metabarcoding, в которых риск заражения остается одной из крупнейших экспериментальная проблемы 20,21. Несмотря на эти технические преимущества фильтровальных патронов, он не был использован в исследованиях Эдна рыб с двумя исключениями 8,15.
Здесь мы предлагаем протокол для фильтрации проб воды с фильтром и патроном извлечения Эдна из его фильтра без необходимости разрезать корпус. Мы также предлагаем две альтернативные системы фильтрации воды в зависимости от объемов воды (≤4 л или> 4 л). Для сравнения эффективности вновь разработанного протокола и ранее используемый протокол , используя фильтр из стекловолокна в нашей исследовательской группе 12,14,22,23, мы выполняем Эдна metabarcoding анализ морской воды из огромного аквариума бака (7,500 м 3 ) с известной видовой состав, и показывают количество обнаруженных видов, полученных из двух протоколов в качестве представителя результатов. Этот протокол ч, как были разработаны для metabarcoding Эдна от рыб, но также применимо к Эдна из других организмов.
Примечание: Этот протокол не касается отбора проб воды и metabarcoding методами. Вода может быть выбраны по - разному в зависимости от целей исследования 16 и увидеть Мия и др. 12 Подробную информацию о методах metabarcoding с использованием MiFish праймеров. Обратите внимание, что пробы воды должна быть очень холодной и фильтруют в течение нескольких часов, чтобы избежать деградации Эдна. Кроме того, обратите внимание, что этот протокол включает в себя использование ротационном шейкере и инкубатор, и последний должен быть достаточно большим, чтобы вместить прежний. Кроме того, центрифуга, который может вместить и 15 мл и 50 мл конические пробирки незаменима для удаления оставшейся жидкости из фильтра после фильтрации и для сбора ДНК, извлеченной в картридже, соответственно.
1. Обработка винтовую крышку и 1 L Полиэтиленовый пакет
Примечание: Пропустите этот шаг, если объем фильтрации> 4 L.
2. Сборка Система фильтрации
3. Фильтрация проб воды (≤4 L) с использованием фильтровального картриджа
Примечание: Пропустите этот шаг, если объем фильтрации> 4 L. Эта система фильтрации требует самостоятельный Панель Fили висит полиэтиленовый пакет, заполненный 1 л воды. Панель сетки, несколько зубцов, и стенд для панели, все это доступно в интернет-магазинах, было бы полезно для сборки данного устройства. Автоклава впускных и выпускных Luer колпачки для картриджа фильтра перед использованием.
4. Фильтрация воды (> 4 л) образцов с использованием картриджа фильтра
Примечание: Пропустите этот шаг, если объем фильтрации воды ≤4 L. Эта система фильтрации требует книга бутылки емкостью 10 л, снабженный клапаном и одноразового 10 мл кончика пипетки. Внутренний диаметр 10 мл пипетку (15,0 мм) и конусность наконечникаконец должен соответствовать к внешнему диаметру клапана (15,0 мм) и впускным отверстием фильтрующего патрона, соответственно. Оба соединения удерживаются надежно во время фильтрации в порыве трения. Стерилизовать кончик пипетки с 10% коммерческого отбеливателя (около 0,6% гипохлорита натрия) перед использованием.
5. Извлечение Эдна из фильтра
Примечание: В пунктах 4 и 5, мы используем коммерческий набор, в основном в соответствии с протоколом для "зародышевого крови", представленной в комплекте. Для простоты мы опишем процедуру обработки отдельного картриджа. На практике мы рекомендуем обработку 8 (или максимальное количество центрифуге) или меньшее количество фильтров одновременно.
6. Очистка экстрагированной ДНК
ПРИМЕЧАНИЕ: Мы вымывается Эдна с 100 мкл буфера АЕ вместо 200 мкл, указанных в руководстве по эксплуатации коммерческого набора.
Это технически трудно выделить и количественно только рыбу Эдна из извлеченной объемной Эдна, поскольку MiFish праймеры coamplify целевой регион от некоторых нерыбных позвоночных животных, таких как птицы и млекопитающие, с PCR продуктами одного и того же размера (ок. 170 б...
Во многих исследованиях metabarcoding с использованием проб окружающей среды , такие как вода и почва, лечение после фильтрации картриджа фильтра , как правило , следующим образом 24,25: 1) разрезав или растрескиванию корпус с ручным инструментом (резцом насосно - компрессорных труб или пло...
The authors have nothing to disclose.
This study was supported as basic research by CREST from the Japan Science and Technology Agency (JST) and by grants from JSPS/MEXT KAKENHI (Number 26291083) and the Canon Foundation to M.M. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.
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" |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены