Onzichtbaar maar wel aanwezig! Environmental DNA onderzoek

eDNA vismonitoring
van grote modderkruiper naar soortsamenstelling (KRW)
Jelger Herder
Utrecht, 9 april 2015
Sommige soorten zijn lastig te monitoren

2/20
Grote modderkruiper (Misgurnus fossilis)
•
Vrijwilligers  schepnet
•
Professionals  electrovissen
•
Maar pit-tag onderzoek liet zien
lage trefkans zien
•
Habitat
•
Environmental DNA
eDNA verzamelen en aantonen in het lab
 Snel en efficiënt monsteren
3/20
 In het lab is er met PCR en soortspecifieke primers aan te
tonen of er DNA van de doelsoort aanwezig was.
Ontwikkeling betrouwbare eDNA-methode
 Primers ontwikkelen
•
uniek voor doelsoort
•
kort fragment
 Bioinformatisch testen
 In het lab testen
 In het veld testen
4/20
•
positieve tests  trefkans
•
negatieve tests  controle
eDNA toont recente aanwezigheid
doelsoort
 Experimenten tonen dat eDNA binnen 3 weken afbreekt in
water
Lab experiment
5/20
Veld experiment
(Dejean et al., 2011)
Eerste studie in Nederland

In 2011 hebben RAVON en SPYGEN een pilotstudie naar de
toepassingsmogelijkheid van eDNA methode voor grote
modderkruiper (Misgurnus fossilis) (binnen NEM)
•
Trefkans met eDNA 87,5% (7 van de 8 locaties)
•
Negatieve veldcontroles allen negatief (4 locaties)
Herder et al., 2012 – H2O
6/20
Hogere trefkans met eDNA

Vergelijking in het veld: 48 wateren electrovissen vs eDNA
Waterschap Rivierenland
40
35
30
25

Trefkans eDNA ~ 3x hoger
20

Trefkans electrovissen max 37,5%

Electro vangst  eDNA positief (100%)
15
24
10
9
5
0
Electro
Kranenbarg et al., 2014 – H2O
7/20
eDNA
Habitatkennis cruciaal voor succes
Waterschap Groot Salland

Herder et al., 2013 - Visionair
8/20
2.5 x meer succes in
habitats die als geschikt
waren beoordeeld
Soort specifiek onderzoek succesvol
Bemonsterde locaties
2011-2013
9/20
Zit vaak weinig eDNA in monsters
10 tot 12 replica’s nodig voor detectie zeldzame soorten (Ficetola et al 2014)
Voorbeeld 12 replica’s
(2/12 positief)
10/20
Soortenlijsten uit één monster
Tot enkele soorten  met soort specifieke aanpak
Hele soortenlijst  soort specifieke aanpak niet geschikt
11/20
•
Kunnen maar enkele primers aan PCR toegevoegd 
dus monster moet verdeeld worden over PCRs
•
Je vindt alleen “verwachte soorten”
Soortenlijst  eDNA metabarcoding
12/20

Universele primer voor soortgroep

Al het DNA van deze soortgroep
wordt vermeerderd in PCR

Het vermeerderde DNA wordt
uitgelezen met Next Generation
Sequencing (NGS)

Uitgelezen DNA-codes worden
vergeleken met een referentie
database  soortenlijst
eDNA metabarcoding vissen
 Vergelijking KRW bemonstering en eDNA metabarcoding.
STOWA, Rijn & IJssel, Brabantse Delta, De Dommel en Vallei en Veluwe
Stilstaand water
Aantal soorten gedetecteerd
Locatie
eDNA
Electrovis
Samen
Lummerwetering
17
12
18
Terwoldse wetering
8
8
12
Nieuwe wetering
11
7
13
Dijkwetering
11
11
13
Met eDNA metabarcoding een gelijk of hoger aantal soorten aangetoond
Stromende wateren  geen goed beeld door monstermethode
13/20
eDNA metabarcoding vissen
 Soorten gemist met eDNA-metabarcoding:
•
Veelal kleinere soorten (bv. stekelbaars en vetje)
•
Soorten in lage dichtheden (1 of 2 individuen in KRW)
 Algemene soorten niet gemist met eDNA
14/20
eDNA metabarcoding vissen
 “Snelle soorten” vaak gemist met electrovissen
15/20
Karper (Cyprinus carpio)
Brasem (Abramis brama)
Gemist op 2 van de 2
locaties (100% gemist)
Gemist op 2 van de 4
locaties (50% gemist)
eDNA metabarcoding – relatieve dichtheid
 Dijkwetering (Vallei en Veluwe) - stilstaand
eDNA metabarcoding
Electrovissen
Baars
Zeelt
Snoek
Baars
Bittervoorn
Bittervoorn
Vetje
Ruisvoorn
Pos
Vetje
Blankvoorn
Blankvoorn
Brasem
Kolblei
Snoek
Ruisvoorn
Kolblei
Pos
Karper
Kleine
modderkruiper
eDNA fragmenten per soort
16/20
Brasem
Kleine
modderkruiper
Individuen gevangen per soort
eDNA metabarcoding – relatieve dichtheid
 Merkske (Brabantse Delta) – snel stromend
eDNA metabarcoding
Snoek
Tiendoornige
stekelbaars
Baars
Electrovissen
Tiendoornige
stekelbaars Snoek
Riviergrondel
Zonnebaars
Baars
Riviergrondel
Kopvoorn
Blauwband
Karper
Driedoornige
stekelbaars
Brasem
Bermpje
Bermpje
eDNA fragmenten per soort
17/20
Individuen gevangen per soort
Vervolg eDNA metabarcoding 2015
 Vergelijking met KRW in groter aantal water(typen)
•
Soortensamenstelling
•
Kwantificering (veel factoren spelen een rol!)
 Experimentele opzet visvijvers
18/20
Toekomst eDNA voor KRW?
 eDNA in potentie:
•
goed beeld visstand
•
niet invasief
•
gestandardiseerd
•
kostenbesparend
 Verder valideren eDNA methode voor
soortensamenstelling en (relatieve) kwantificering
 Nieuwe maatlatten?
19/20
Verder lezen
20/20
Uitgebreid review
www.environmental-dna.nl
Do’s and Don’ts
eDNA onderzoek
(info & publicaties)