Vedúci: RNDr. Zuzana Čiamporová-Zaťovičová, PhD.

Čo nám hovoria NGS dáta o genetickej variabilite druhov a ich populáciách?

What do NGS data tell us about genetic variation of species and their populations?

V posledných desaťročiach sa zmena klímy a úbytok biodiverzity stali kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi ekosystémy po celom svete. V tejto súvislosti hrajú nezastupiteľnú úlohu opeľovače, keďže až 75% poľnohospodársky významných plodín a takmer 90% voľne rastúcich kvitnúcich rastlín závisí na opeľovaní hmyzom, čo z nich robí neoddeliteľnú súčasť ekosystémových služieb. Významná časť existujúcich štúdií sa však sústreďuje predovšetkým na včely, zatiaľ čo ostatné skupiny opeľovačov ostávajú často prehliadané.Základný aj aplikovaný výskum založený na analýze objemných genetických dát (DNA metabarkóding, analýza eDNA, aDNA, sekvenovanie druhej a tretej generácie, atď…) a možnosti ich využitia napr. v monitoringu vodných i suchozemských ekosystémov, či detekcii inváznych druhov, je v posledných rokoch na vzostupe. DNA metabarkóding (masívne paralelné sekvenovanie druhej generácie) sa využíva najmä na získavanie údajov o druhovom zložení celých spoločenstiev, kým DNA barkóding, založený na sekvenovaní tretej generácie pomocou MinION Nanopore technológie, sa zameriava na molekulárnu determináciu jednotlivých organizmov. Takto získané dáta však obsahujú aj hodnotné informácie o vnútrodruhovej variabilite jednotlivých druhov, ktoré sú ale často prehliadané. Poznanie vnútrodruhovej diverzity pritom zohráva kľúčovú úlohu v populačno-genetických, či fylogeografických štúdiách, kde nám pomáha formulovať hypotézy o zdrojoch diverzity, šírení jednotlivých druhov, či izolovanosti ich populácií. Aj keď využitie NGS (Next Generation Sequencing) dát na získavanie informácií v populačno-genetických štúdiách zatiaľ nie je celkom bežné, je veľkým prísľubom do budúcnosti aj v oblasti biomonitoringu, keďže nám dokáže poskytnúť informácie o viacerých úrovniach diverzity naraz.

Cieľom práce je zosumarizovať dostupné publikované údaje o využívaní NGS dát na detekciu vnútrodruhovej diverzity a na modelovom NGS datasete vyhodnotiť vnútrodruhovú variabilitu vybraných druhov živočíchov.

Kľúčové slová: vnútrodruhová diverzita, NGS, MinION Nanopore, metabarkóding, haplotypy, bezstavovce

Literatúra:

Antich, A.,  Palacín, C.,  Zarcero, J.,  Wangensteen, O. S., &  Turon, X. (2023).  Metabarcoding reveals high-resolution biogeographical and metaphylogeographical patterns through marine barriers. Journal of Biogeography,  50,  515–527. https://doi.org/10.1111/jbi.14548

Elbrecht, V., Vamos, E.E., Steinke, D., Leese, F. 2018. Estimating intraspecific genetic diversity from community DNA metabarcoding data. PeerJ 6:e4644.

Leese, F., Bouchez, A., Abarenkov, K., Altermatt, F., Borja, Á., Bruce, K., Ekrem, T., Čiampor Jr., F., Čiamporová-Zaťovičová, Z., Costa, F.O., Duarte, S., Elbrecht, V., Fontaneto, D., Franc, A., Geiger, M.F., Hering, D., Kahlert, M.,0 Kalamujic Stroil, B., Kelly, M., Keskin, E., Liska,I., Mergen, P., Meissner, K., Pawlowski, J., Penev, L., Reyjol, Y., Rotter, A., Steinke, D., van der Wal, B., Vitecek, S., Zimmermann, J., Weigand, A.M. 2018. Why We Need Sustainable Networks Bridging Countries, Disciplines, Cultures and Generations for Aquatic Biomonitoring 2.0: A Perspective Derived From the DNAqua-Net COST Action. Advances in Ecological Research, 58: 63-99.

Turon, X., Antich, A., Palacín, C., Præbel, K., Wangensteen, O.S. 2020. From metabarcoding to metaphylogeography: separating the wheat from the chaff. Ecological Applications 30(2): e02036.59, 791–793