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Using eDNA sampling for species-specific fish detection in tropical oceanic samples: Limitations and recommendations for future use
González Colmenares, Giovanna María
González Colmenares, Giovanna María
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Abstract
Environmental DNA (eDNA) is a resourceful tool in conservation and bio-monitoring studies. However, the use of eDNA sampling and application in tropical latitude marine fish studies is limited. Commercially important and over-exploited Caribbean fishes are optimal candidates to explore this method when sampling at their spawning aggregation sites where fish abundance is higher than during other non-reproductive times of the year. This study tests the use of targeted eDNA sampling to detect fish at their known fish spawning aggregation sites (FSAs) off Puerto Rico’s west coast, using CO1 and 12S rRNA primers targeting specific species. DNA concentrations in the eDNA samples varied both between replicates and collection methods, with concentrations ranging from 0.2ng/µL to 88.2ng/µl. Despite primer validation and sample collection during spawning peak, traditional PCR and qPCR failed to detect the target species. A trial was conducted using CO1 primers wherein target fish DNA was spiked at various concentrations into the respective eDNA samples to determine the target species’ DNA concentration detection limit. These samples were below the detection threshold, suggesting a strong DNA signal was not present likely due to insufficient fish abundance at the specific FSA. Biotic and abiotic factors possibly affected DNA persistence and degradation rates. Recommendations were provided for studies attempting FSA monitoring or detection using eDNA sampling in tropical latitudes.
El ADN ambiental (eDNA) es una nueva herramienta en estudios de conservación y bio-monitoreo. Sin embargo, los estudios de peces marinos en latitudes tropicales son escasos. Los peces sobre pescados y de importancia económica en el Caribe son candidatos óptimos para explorar este método cuando el muestreo se emplea en sus sitios de agregación de desove donde la abundancia de peces es mayor que durante otras épocas no reproductivas del año. Esta investigación examina el método de muestreo de eDNA para detectar agregaciones de desove de peces (FSA) de especies de importancia económica y ecológica en la costa oeste de Puerto Rico, utilizando los marcadores genéticos CO1 y 12S rRNA diseñados específicamente para las especies estudiadas. La concentración de ADN en las muestras varió tanto entre las réplicas como entre los métodos de recolección (entre 0.2 ng/μl y 88.2 ng/μl.). A pesar de la validación de los marcadores moleculares y la recolección de muestras durante el pico de desove, no se logró la amplificación utilizando PCR tradicional y qPCR. Se llevó a cabo una prueba con marcadores de CO1 en los que el ADN del tejido del pez se añadió a varias concentraciones en muestras de eDNA para determinar el límite de detección de ADN de la especie objetivo. Las muestras demostraron estar por debajo del umbral de detección, lo que sugiere una cantidad insuficiente de peces en las FSAs. Los factores bióticos y abióticos posiblemente afectaron la persistencia y degradación del ADN. Se proporcionaron recomendaciones para los estudios enfocados en el monitoreo o la detección de FSA utilizando eDNA.
El ADN ambiental (eDNA) es una nueva herramienta en estudios de conservación y bio-monitoreo. Sin embargo, los estudios de peces marinos en latitudes tropicales son escasos. Los peces sobre pescados y de importancia económica en el Caribe son candidatos óptimos para explorar este método cuando el muestreo se emplea en sus sitios de agregación de desove donde la abundancia de peces es mayor que durante otras épocas no reproductivas del año. Esta investigación examina el método de muestreo de eDNA para detectar agregaciones de desove de peces (FSA) de especies de importancia económica y ecológica en la costa oeste de Puerto Rico, utilizando los marcadores genéticos CO1 y 12S rRNA diseñados específicamente para las especies estudiadas. La concentración de ADN en las muestras varió tanto entre las réplicas como entre los métodos de recolección (entre 0.2 ng/μl y 88.2 ng/μl.). A pesar de la validación de los marcadores moleculares y la recolección de muestras durante el pico de desove, no se logró la amplificación utilizando PCR tradicional y qPCR. Se llevó a cabo una prueba con marcadores de CO1 en los que el ADN del tejido del pez se añadió a varias concentraciones en muestras de eDNA para determinar el límite de detección de ADN de la especie objetivo. Las muestras demostraron estar por debajo del umbral de detección, lo que sugiere una cantidad insuficiente de peces en las FSAs. Los factores bióticos y abióticos posiblemente afectaron la persistencia y degradación del ADN. Se proporcionaron recomendaciones para los estudios enfocados en el monitoreo o la detección de FSA utilizando eDNA.
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Date
2023-05-13
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Keywords
eDNA, Environmental DNA, Fish spawning aggregations, Caribbean, FSAs