Genetic tools for biodiversity monitoring in aquatic ecosystems

Prosjektets grunnleggende målsetting er å utvikle bibliotek av genetiske markører for identifikasjon av arter innen gruppene grønnalger, kransalger og krepsdyr i ferskvann, med sikte på å kunne benytte slike markører i DNA-basert inventering av artssammensetning i miljøprøver. Det har vært problematisk å finne velegnete markører for grønnalger, og prosjektet har nå utviklet nye ribosomale markører (18S og ITS). Sekvensering er utført eller pågår fra ca. 40 stammer fra NIVAs kultursamling innen slektene Ankistrodesmus, Botryococcus,Chlorella, Coelastrum, Monoraphidium, Oocystis, Pediastrum, Pseudokirchneriella, Staurastrum, Scenedesmus.Arbeid med å utvikle primere for kvantitativ PCR er i gang, med sikte på kvantifisering av utvalgte grønnalgegrupper i miljøprøver. Markørene ITS2, MatK og rbcL er amplifisert, sekvensert og analysert fra 91 kransalger. En artikkel basert på dette sendt Journal of Phycology. Resultatene viser at Chara rudis og C. hispida er samme art. Dette har betydning for forvaltningen, da C. rudis i dag ansees som en karakterart for den utvalgte naturtypen kransalgesjøer. Videre er resultater basert på MatK-markøren fra prosjektets data og fra tyske samarbeidspartnere (totalt 350 prøver) under bearbeiding. For krepsdyr omfatter materialet ca. 165 arter (vannlopper, hoppekreps og muslingkreps med totalt 213 kjente arter i Norge), inklusive materiale som inngår i et prosjekt for Artsdatabanken samt et mindre antall arktiske arter samlet utenfor Norge. Sekvensering av CO1-markøren fra dette materialet pågår fortsatt. Resultater så langt bekrefter antagelser om at flere arter i virkeligheten er komplekser av kryptiske arter som vanskelig kan skilles morfologisk. Dette gjelder f. eks. de vidt utbredte vannloppene Chydorus sphaericus og Polyphemus pediculus. I tillegg til aktivitetene nevnt over er ytterlige fire prosjekter inkludert under SIS-paraplyen i perioden. Disse er finansiert over NIVAs grunnbevilgning utenom SIS-kontrakten, og omfatter problemstillinger knyttet dels til genetisk diversitet og spredning mellom populasjoner (ålegress, Drøbak-kråkebolle og sjø-ørret), og dels til karakterisering av den invaderende arten vasspest.

Research on biodiversity, its impact on ecosystem functioning, how it is distributed geographically, and which factors are important in maintaining it are among the main issues in ecology worldwide. Biodiversity monitoring is an issue in its own right, bu t equally important is that many organism groups are extensively used for monitoring effects of pollution, habitat degradation, or climate change, including monitoring according to the Water Framework Directive. Many monitoring methods depend on detecting the presence or abundance of species. The biological components of these monitoring programs are generally among the most time-consuming and expensive parts. At the same time, determination to species level is often practically impossible due to the pres ence of cryptic species, the presence of immature individuals which often cannot be identified to species level, lack of unique morphological traits in very small species, or simply the loss of classical taxonomic knowledge among ecologists. In the presen t Strategic Institute Initiative (SIS), we aim to cope with the drawbacks named above by developing and implementing genetic markers as routine tools for monitoring aquatic biodiversity. By analyzing phytoplankton, charophytes and microcrustaceans, we spe cifically aim to o develop markers and protocols for detecting particularly important species (black- and red-listed species) o develop tools that allow identifying and quantifying invertebrate larval stages that are otherwise unidentifiable o resolve ta xonomic ambiguities within selected organism groups used in present marine and freshwater monitoring, including red-listed taxa, and provide tools that allow reliable identification o compare sensitivity and validity of microscopic phytoplankton identific ation with the resolution obtained by molecular markers o develop tools for routine detection of toxic cyanobacterial strains o develop protocols for multi-species detection in environmental samples