Categories
Reports

Þróun erfðagreiningaraðferðar til tegundaákvörðunar helstu nytjastofna Íslands / Species identification of Icelandic marine organisms using a genetic analyzes technique

Author(s):

Sigurlaug Skírnisdóttir, Þorsteinn Sigurðsson, Ólafur K. Pálsson, Sigríður Hjörleifsdóttir

Funded by:

AVS rannsóknasjóður í sjávarútvegi

Contact

Sigurlaug Skírnisdóttir

Project Manager

sigurlaug.skirnisdottir@matis.is

Þróun erfðagreiningaraðferðar til tegundaákvörðunar helstu nytjastofna Íslands / Species identification of Icelandic marine organisms using a genetic analyzes technique

Eins og nafn verkefnisins „Þróun erfðagreiningaraðferðar til tegundaákvörðunar helstu nytjastofna Íslands“ (tilvísunarnúmer AVS R 012‐07 (08)) gefur til kynna, þá var markmið verkefnisins að þróa hraðvirka og ábyggilega erfðagreiningaraðferð til að tegundagreina íslenska nytjastofna sjávar. Engin fljótleg og áreiðanleg greiningaraðferð var til fyrir íslenska nytjastofna sjávar sem eru á hinum ýmsu líf‐ og vinnslustigum. Fram að þessu hafa útlitsgreiningar verið ráðandi í tegundagreiningum flóknari lífvera en sú vinna krefst mjög þjálfaðra flokkunarfræðinga og er sú aðferð að öllu jöfnu tímafrek. Margar sjávarlífverur, egg, lirfur, seiði og ungviði fiska er mjög erfitt að greina út frá útlitseinkennum. Ef sýni eru ekki heil eða greina á óþroskuð lífform þá geta sérfræðingar jafnvel ekki greint sýnið til tegundar. Raðgreining á tegundaaðgreinandi genum (merkigenum) er öflug og fljótleg aðferð til að tegundagreina óþekktar lífverur. Í verkefninu voru 26 nytjastofnar sjávar rannsakaðir. Erfðaefni var einangrað úr sýnunum en síðan voru hvatberagenin cytochrome c oxidase subunit 1 (COI), cytochrome b (Cytb) og 16S RNA (16S) mögnuð upp með varðveittum vísum og því næst raðgreind. Aðferðin var þekkt en nokkur vinna var í því að finna réttu vísana og mögnunaraðstæðurnar fyrir hina ýmsu hópa. Búið er að samþykkja það á alþjóðavísu að nota COI genið sem merkigen og nokkur stór raðgreiningarverkefni eru í gangi þar sem stórir og öflugir gagnabankar eru í uppbyggingu (s.s. “Barcode of Life” ). Í verkefninu voru COI, Cytb og 16S genin hlutaraðgreind fyrir nytjastofnana en alls voru 1‐5 einstaklingar skoðaðir fyrir hverja tegund. Þessum röðum var safnað í gagnabanka sem var útbúinn ásamt birtum röðum fyrir þessar tegundir og annarra skyldra tegunda.   Þegar búið var að þróa aðferðina og koma gagnabankanum upp var næmni aðferðarinnar könnuð með þremur gerðum óþekktra sýna (blind sýni). Í fyrsta lagi voru sýni fengin úr fiskverslunum, í öðru lagi voru sýni úr sýnasafni Hafrannsóknarstofnunarinnar greind og að lokum voru greind seiði sem voru 2‐ 8 cm löng. Í öllum tilvikum tókst að tegundagreina óþekktu sýnin með DNA erfðagreiningaraðferðinni en útlitsgreiningar á seiðunum voru nokkuð erfiðar.   DNA tegundagreining er mun hraðvirkari, ódýrari og nákvæmari en hefðbundnar útlitsgreiningar. Þessi aðferð kemur því sterkt inn í atvinnulífið til að tryggja öruggar greiningar á öllum lífsformum nytjastofnanna, til greiningar blandaðra sýna úr sjó og til tegundagreiningar á öllum vinnslustigum sjávarafurða. Matís‐Prokaria hefur nú þegar fengið viðskipti út á svona greiningarþjónustu.  

The goal of the project “Species identification of Icelandic marine organisms using a genetic analyzes technique” (project no. AVS R 012‐07 (08)) was to develop a sequencing databank for three chronometer mitochondria genes for 26 Icelandic marine species. Furthermore, to develop a DNA protocol to analyze mixed unknown samples, such as juveniles of fishes and identification of fishes in fish stores.   Classical morphological identification of marine species is time‐ consuming and depends on a high degree of taxonomic expertise. This expertise is currently falling short, therefore, in many cases the identification of a species is the major bottleneck in marine biodiversity and ecosystem research. On demand, molecular diagnostic techniques have proven to be successful species identification tools. Recently, DNA barcoding has been highly accepted as a rapid, cost‐effective and broadly applicable tool for species identification. Currently, the three most common DNA barcoding targets are the mitochondrial genes cytochrome c oxidase I (COI), cytochrome b (Cytb) and 16S RNA (16S). For DNA barcoding, the mtDNA gene, cytochrome c oxidase I (COI), has been highlighted as the genetic marker for species identification in huge international projects, like the project “Barcode of Life”. In this project we did a partial sequencing of these three genes of 26 Icelandic marine organisms that are utilized in Iceland. The method is straight forward; DNA is isolated from the specimen, the three genes are PCR amplified in separated reactions by using universal primers and then sequenced. A database was developed, saving the sequences obtained in the project for the three genes.   Finally, 24 unknown samples (blind samples) were analyzed. Part of the samples were fish fillets from fish shops, some were samples from the databank of MRI and some samples were juvenile fishes that were difficult to identify by morphology. All samples were species identified easily by using the sequencing method, supporting the importance of the method.   DNA species identification is more rapid, cost‐effective and more accurate than the classical morphological identification method. Therefore, this method is an important tool for the industry to ensure reliable identification of marine organisms in all life stages and process stages. Matis‐Prokaira has already customers for such identification services. 

See full report