A menü a metabarcoding gyakorlattól függően változik: Esettanulmány az ütővel Plecotus auritus

Szerepek konceptualizálás, adatkezelés, formális elemzés, vizsgálat, módszertan, szoftver, hitelesítés, vizualizáció, írás - eredeti vázlat, írás - áttekintés és szerkesztés

Fenntartási Tanszék Emlős- és Ornitológiai Tanszék, Genfi Természettudományi Múzeum, CP, CH, Genf, Svájc, Biológiai Tagozat, Természettudományi Kar, Genfi Egyetem, Quai Ernest-Ansermet, Genf, Svájc

Szerepek Módszertan, források, írás - áttekintés és szerkesztés

Conservations Laboratoire de Génétique de la Conservation, Université de Liège, Institut de Botanique B22, Liège, Belgium, Comportement et Écologie de la Faune Sauvage (CEFS), Institut National de la Recherche Agronomique, Auzeville, Castanet-Tolosan Cedex, Franciaország

Szerepek Pénzügyszerzés, felügyelet, írás - áttekintés és szerkesztés

Conservations Laboratoire de Génétique de la Conservation, Université de Liège, Institut de Botanique B22, Liège, Belgium, CIRAD, Agirs Unit, TA C-22/E- Campus international de Baillarguet, Montpellier Cedex, Franciaország

Szerepek Finanszírozás megszerzése, módszertan, projekt adminisztráció, felügyelet, írás - áttekintés és szerkesztés

A Genfi Természettudományi Múzeum Emlős- és Ornitológiai Tanszéke, CP, CH, Genf, Svájc

Tommy Andriollo,
François Gillet,
Johan R. Michaux,
Manuel Ruedi

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Andriollo T, Gillet F, Michaux JR, Ruedi M (2019) A menü metabarkódolási gyakorlattól függ: Esettanulmány a denevér Plecotus auritus-szal. PLoS ONE 14 (7): e0219135. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219135

Szerkesztő: Elena Gorokhova, Stockholm Egyetem, SVÉDORSZÁG

Fogadott: 2018. december 14 .; Elfogadott: 2019. június 17 .; Közzétett: 2019. július 5

Adatok elérhetősége: A Plecotus auritus zsákmányának nyers DNS-szekvenciái: elérhető a Zenodo doi oldalon: 10.5281/zenodo.3240538.

Finanszírozás: Ez a tanulmány a Direction Générale de l'Agriculture et de la Nature de l'État de Genève és a Fondation Ernst & Lucie Schmidheiny pénzügyi támogatásában részesült. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

Hatalmas ígéreteik ellenére a DNS-alapú módszerek nem mentesek korlátoktól és lehetséges módszertani elfogultságoktól [36–39]. Az olyan kísérleti kérdéseket, mint a preferenciális amplifikáció a PCR-lépések során, vagy a szekvencia demultiplexelésének és a fajok azonosításának folyamatát, a korábbi áttekintések során megvizsgálták [40–43]. Azonban még vizsgálják a potenciális következményeket számos más tényezőre, amelyek pontatlan étrend-elemzésekhez vezethetnek. Itt összehasonlítjuk, hogy egyes módszertani döntések miként befolyásolhatják az étrendi sokféleségre és a trófikus fülke átfedéseinek következtetéseit egy rovarevő denevérfaj, a túlnyomórészt lepkékből táplálkozó barna Plecotus auritus (Linnaeus, 1758) táplálékában, 35]. Egy ilyen speciális étrend ideális feltételeket kínál a metabarcoding elemzésekhez, mivel a lepidopterákra globális vonalkódolási kezdeményezések vonatkoznak (lásd [44] és az ott található hivatkozások), és így viszonylag átfogó referencia-adatbázisok léteznek a legtöbb potenciális zsákmány molekuláris azonosításához. Ezenkívül a hosszúfülű denevérek anyasági telepei gyakran létesülnek az épületekben, lehetővé téve az ütő ürülékének könnyű összegyűjtését az állatok megzavarása nélkül.

Anyag és módszerek

Székletmintavétel és gyűjtés

A domborzati lejtők a halványtól (lapos) a sötétszürkeig (meredekig) vannak árnyékolva. A szaggatott kör egy virtuális 10 km-es körzetet képvisel, amely magában foglalja az összes mintába vett öt telepet: (1) Satigny, (2) pont Butin, (3) Choulex, (4) Presinge és (5) Sappey. A betét (bal alsó sarokban) a Svájc délnyugati részén található Genfi-tó közelében található vizsgálati terület térképét adja.

Minden telepre és minden egyes mintavételi időpontban a „közösségi mintát” véletlenszerű összesítésnek tekintettük, amely 15–20 pelletet tartalmazott az összegyűjtött ürülék nagy részéből. Ezek a közösségi minták hozzávetőlegesen 60 ± 3 mg-os súlyúak voltak, és valószínűleg a teljes anyasági telep diétáját reprezentálták a kéthetes intervallumok alatt, nem pedig egyének hozzájárulását. Annak tesztelésére, hogy kisebb minták eredményeznek-e ekvivalens számú zsákmányt [45], a Satigny anyasági kolóniában a 11 gyűjtési dátum mindegyikéből 6 független biológiai replikátumot is vettünk. Ezen ismétlések mindegyikében, a továbbiakban „kis ismétléseknek” nevezzük, csak három pelletet (kb. 8 mg) vettünk véletlenszerűen az összegyűjtött guanómintákból.

Molekuláris elemzés

Elemzett adatkészletek

Ökológiai mutatók

Az egyes közösségi minták esetében a trófikus fülke szélességét a Levins-index felhasználásával számították ki [68]. Kiszámítottuk a szezonális fülkeszélességet a figyelembe vett három időszak mindegyikére (1. ábra), Levins indexeinek átlagaként, amelyet az adott évszak összes közösségi mintájára mértünk. A normalitástól való eltérést Shapiro tesztjeivel értékelték, majd az indexek homogenitását (varianciaegyenlőségét) Shapiro tesztjeinek eredményétől függően vagy Levene, vagy F-tesztekkel értékelték. A fülke szélességében mutatkozó különbségek statisztikai szignifikanciáját ezután t-tesztek segítségével teszteltük, szükség esetén figyelembe véve a szórásbeli különbségeket. A telepek közötti és az évszakok közötti összehasonlítás érdekében a kapcsolódó dátumokból származó közösségi mintákat évszakonként csoportosítottuk (1. ábra). Ezeknek a szezonális mintáknak a trófikus fülke átfedését a Morisita-Horn Cλ index segítségével mértük [69, 70]. Ez az intézkedés a Simpsons-változatosság indexéből származik, és 0-tól (nincs átfedés az erőforrások kihasználása alatt) 1-ig (teljes átfedés) terjed. A páronkénti rés átfedés hasonlósági mátrixokat alkotott az érdeklődő minták között, és grafikusan ábrázoltuk őket többdimenziós méretezéssel (MDS), az ade4 R csomagban megvalósított Principal Coordinates Analysis (PCoA) függvény segítségével [71].

Eredmények

Diéta összetétele

A szekvenálás és a szekvencia kezdeti validálása összesen 1973378 használható olvasást, vagy mintánként 16583 olvasás átlagát eredményezte (n = 119). Ezek az olvasások 881 különálló szekvenciát eredményeztek, amelyeket 654 MOTU-ba csoportosítottak, mindegyiket átlagosan mintánként 1125 olvasási szám képviselte (90% kvantilis: 5–5409). Ebből 111 MOTU-t (17%) vetettünk el, amelyek nem feleltek meg egyetlen hivatkozott sorrendnek sem (azaz a 2. ábrával. A fajok sokféleségére vonatkozó statisztikák a guanói mintavétel különböző módszereihez: közösségi minták minden zöld telepre (n = 53), közösségi minták a Satigny kolónia piros színnel (n = 11), és a kis replikátumok kék színnel (n = 66).

A) Területarányos Euler-diagram az egyes mintavételi rendszerek alatt talált összes fajdiverzitásról. B) Fajok száma mintánként, szignifikáns különbségekkel a csillagok által jelzett mintavételi rendszerek között (*** P 3. ábra. Szezonális trófikus fülkeszélesség-variáció (Levins-index) P. auritusban mérve.

A négy panel különböző adatkezeléseknek felel meg: A) teljes adatkészlet, az összes zsákmányt fajonként megtartva és azonosítva, súlyozott előfordulási adatoknak tekintve (wPOO); B) az adatkészletből eldobott összes egyedi esemény (nincs ritka elem); C) csak a család szintjén azonosított zsákmány (családi szint); D) az összes zsákmánytétel relatív olvasási bőségük (RRA) szerint súlyozva. A szignifikáns különbségeket egy csillag jelzi (P 4. ábra. A trófiás fülkék átfedésének multidimenzionális skálázása (Morisita-Horn index), a különböző telepekről származó P. auritus székletmintái között mérve, külön évszakokban gyűjtve.

Minden telepet külön alak, az évszakokat pedig különböző színek képviselnek. A szimbólumok mérete megfelel a relatív helyzetüknek a harmadik MDS tengely mentén. A négy panel különböző adatkezeléseknek felel meg: A) teljes adatkészlet, az összes zsákmányt fajonként megtartva és azonosítva, súlyozott előfordulási adatoknak tekintve (wPOO); B) az adatkészletből eldobott összes egyedi esemény (nincs ritka elem); C) csak a család szintjén azonosított zsákmány (családi szint); D) az összes zsákmánycikk relatív olvasási bőségük (RRA) szerint súlyozva.

Vita

A zsákmányok kimutathatósága nem telített az összesített poo mintákban

A szezonális és földrajzi eltérések számítanak

A rovaraktivitásnak a legtöbb élőhelyen megfigyelhető markáns szezonális fenológiája miatt [77] a rovarevő denevérek számára rendelkezésre álló zsákmányösszetételek az év során nagymértékben változnak, a bőség, a sokféleség és az összetétel szempontjából. A teljes adatkészlettel (wPOO; 3A. Ábra) megmutattuk, hogy ez a szezonalitás erőteljesen tükröződik a P. auritus étrendjében, amely úgy tűnik, hogy opportunista módon használja ki a rovarok zsákmányát, a zsákmányfajok gazdagságának csúcsa a nyár folyamán figyelhető meg, amikor a nőstények kölykeik nevelése. Úgy tűnik, hogy az összes anyasági telep tagjai ugyanazt a szezonális rovarspektrumot használják ki, mivel a fülke átfedése sokkal nagyobb egy adott évszakban, mint a különböző időszakok között (4A. Ábra). Ezek a szezonális elmozdulások a zsákmányfogyasztásban arra utalnak, hogy egy adott időszakban mért táplálkozási szokások gyengén tükrözhetik a globális étrendet, mind a trófikus fülke szélessége, mind az összetétel szempontjából, amint ezt a mérsékelt égövi zónákból származó más denevérek már bizonyítják [19, 35]. Ezért az átmenetileg korlátozott mintavételekre összpontosító tanulmányok, amelyeket tipikusan a nyár folyamán végeznek (pl. [78]; azaz amikor a zsákmány elérhetősége nem jelenthet korlátozó trofikus erőforrásokat), hiányozhatnak az étrend összetételéről vagy a fülkek felosztásáról szóló alapvető információkról.

Az itt elképzelt kis földrajzi méretarány ellenére (vagyis 10 km sugarú körzetben; 1. ábra) adataink is azt mutatják, hogy a földrajzi elhelyezkedés fontos variációs tényező lehet. Valójában az alföldről érkező barna hosszú fülű denevérek négy kolóniájának szisztematikusan nagyobb a fülke átfedése, szemben a hegyekben magasabbra esőé (4A. Ábra). Az étrend összetételének ilyen helyi hatásai így megzavarhatják az étrend variációjának hatásait, amikor a trofikus fülke átfedéseket távoli helyeken értékelik (például [28, 35]). E potenciális zavaró variációs tényezők (évszak és hely) elkerülése érdekében azzal érvelünk, hogy a fülke átfedését a közelségben és az év azonos időszakában mintavett populációk vagy fajok felhasználásával kell értékelni.

A ritka zsákmányesemények elvetése nem mindig indokolt

A ritka zsákmányelemeket néha eltávolítják a metabarkodáló adatkészletekből, mivel az elemzések során túlzott súlyuk lehet az étrendben való tényleges jelentőségükhöz képest [21, 40], különösen azoknál az állatoknál, amelyek viszonylag kevés zsákmányfajt fogyasztanak [38]. Ez azonban nem mindig indokolt, amint azt a barna hosszú fülű denevér rendkívül változatos étrendjével mutatjuk be itt. Ebben az esetben a ritka előfordulások eltávolítása, amelyek az összes helyreállított zsákmánycikk több mint felét jelentik, nem befolyásolta különösebben a fülke-átfedés mutatóit (a növekedés kb. 5% -a), sem az étrend szezonális és földrajzi eltéréseire vonatkozó eredményeket (4B. Ábra). Így egyetértünk Clare et al. [40] hogy az egyedi események eldobása kevés hatással van néhány ökológiai következtetésre, de ezt az ajánlást az erőforrások felosztásának becslésére korlátozná. Itt valóban megmutatjuk, hogy ezeknek a ritka elemeknek a eltávolítása más intézkedések, például a résszélesség-indexek jelentős csökkenéséhez vezethet. Mivel a legmagasabb zsákmányfaj-gazdagsággal rendelkező minták a leginkább fogékonyak a ritka zsákmányok szállítására, az utóbbiak eltávolítása mesterségesen növeli a fülkeszélességek hasonlóságát (3B. Ábra).