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

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。