Çevresel DNA analizi kullanılarak Kızılırmak nehrinde bentik organizmaların belirlenmesi

Abstract

Günümüzde, biyoçeşitlilik araştırmalarında, eDNA metoduyla yapılan çalışmaların artmakta olduğunu ve makrobentik topluluklar için çevresel DNA (eDNA) tabanlı metabarkodlama yaklaşımlarının uygun olduğunu gösteren çalışmalara rastlanmaktadır. Nehirlerde ve göllerde biyolojik izleme çalışmalarında, çevresel değişkenlere verdikleri tepkiler ve biyoindikatör özellikleri sebebiyle, makroomurgasızlar kullanılan biyolojik elemanlardan biridir. Bu çalışmada, makroomurgasız çeşitliliğini belirlemede hem morfolojik yöntem hem de sudan elde edilen DNA'nın kullanıldığı eDNA yöntemi kullanılmıştır. Kızılırmak nehrinin Nevşehir ili sınırları içerisinde kalan bölümünden 4 istasyon seçilmiş ve toplamda 8 örnekte eDNA analizi gerçekleştirilmiştir. Morfolojik örnekleme için örnekler el kepçesi ile (10dk) toplanmış, eDNA için su örnekleri dip suyu olacak şekilde alınmıştır. Ayrıca istasyonlardan su örneği alınmış ve bazı fizikokimyasal analizler yapılmıştır. Sudan DNA örnekleri santrifüjleme ve sonrasında izolasyon ile elde edilmiştir. Metabarkodlama için 18S rRNA gen bölgesi olarak V3 – V4 bölgeleri kullanılmıştır. Ayrıca morfolojik yöntem için alınan bentik örneklerin etil alkolde saklanan kaplarından örnek altı sularından da örnekler alınmış ve onlara da eDNA yöntemi uygulanmıştır. Takson sayısı; eDNA analizinde (16), morfolojik örneklemeden (11) daha yüksek olarak bulunmuştur. Ayrıca örnek altı suyu ve su örneği arasında da belirlenen gruplar açısından farklılıklar gözlemlenmiştir. Örnek altı suyu için gerçekleştirilen analiz sonucunda ise toplam 13 takson bulunmuştur. Sudan alınan eDNA sonuçları karşılaştırıldığında istasyonların sıralaması 3=2>1>4 şeklindedir. Nehirdeki makrobentik organizmaların birey sayılarına bakıldığında, Arthropoda, Insecta ve Annelida gruplarından atanamamış bireyler olduğu görülmektedir. İstasyonlardan alınan örnekler içerisinde Odonata, Hemiptera ve Spongilla grupları morfolojik ve dip suyu analizlerinde gözlemlenmemiş fakat örnek altı suyu analizlerinde tespit edilmiştir. Fizikokimyasal analizlerde Gülşehir istasyonunda düşük oksijen seviyesi (2,99 mg/l) ölçülmüştür. Çalışma sonucunda nehirdeki kirlilik düzeyinin kayda değer ölçüde fazla olduğu görülmektedir. Çalışma, önemli bir biyoçeşitlilik elemanı olan bentik organizmaların izleniminde eDNA analizi yönteminin kullanılabilir olduğunu göstermiştir.

In recent years, it is considered that the studies conducted with the eDNA method in biodiversity researches are increasing. It is found that environmental DNA (eDNA) based metabarcoding approaches are appropriate for benthic macrobenthic communities. Benthic macroinvertebrate are preferred biological elements in biological monitoring studies in rivers and lakes due to their responses to environmental variables and bioindicator properties. In this study, both the morphological method and eDNA from water method were used to determine biodiversity for this reason, 4 stations and eDNA analysis was performed from a total of 8 samples, were selected from the part of the Kızılırmak river within the borders of Nevşehir province. For morphological method, samples were taken by hand net (10-minute kick) collection has taken place water samples were taken as bottom water for eDNA. DNA samples from the water were obtained by centrifugation and subsequent isolation. V3 – V4 regions were used as 18S rRNA gene region for metabarcoding. In addition, the eDNA method was applied to the sample water from the containers stored in ethyl alcohol of the benthic samples taken for the morphological method Number of taxa; It was found to be higher in eDNA analysis (16) than in morphological sampling (11). In addition, there are differences between the sample groundwater and the water sample in terms of the determined groups. As a result of the analysis carried out for the sample groundwater, a total of 13 taxa were found. When the eDNA results from the water are compared, the order of the stations is 3=2>1>4. There are individuals who could not be assigned from Arthropoda, Insecta and Annelida groups based on the individual numbers of macrobenthic organisms in the river. Among the samples taken from the stations, Odonata, Hemiptera and Spongilla groups were not observed in the morphological and bottom water analysis, but were detected in the sample groundwater analysis. In physicochemical analyzes, low oxygen level (2.99 mg/l) was measured at Gülşehir station. As a result of the study, it is seen that the pollution level in the river is considerably higher. The study showed that the eDNA analysis method can be used in the monitoring of benthic organisms, which are an important biodiversity element.