KSP: On-site monitoring of aquaculture impact on the environment by open-source nanopore eDNA analysis

I prosjektet har vi utviklet en database med over 1500 prøver fra hele norskekysten og Island, hvor vi har koblet informasjon om makrofauna med mikrobiologisk sammensetning. Resultatet av denne sammenligningen var oppsiktsvekkende, da vi hovedsakelig identifiserte kun to grupper av mikroorganismer. Disse gruppene var imidlertid sterkt assosiert med den økologiske tilstanden til makrofaunaen. Denne informasjonen er nå publisert som preprint: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.19.613430v1. Basert på informasjonen fra den store databasen har vi utviklet en spesialisert database for nanopore-sekvenseringsdata. Denne databasen er designet for å predikere tilstanden til makrofauna basert på nanopore-sekvensering. Analysene ga en meget god prediksjon. Parallelt har vi utviklet en protokoll for å rense DNA, som kan gjøres på under 15 minutter ute i felt. Kombinasjonen av disse metodene gir oss nå et komplett oppsett for nanopore-sekvenseringsbasert klassifisering av miljøtilstand. I utviklingen av modellen for nanopore-klassifisering av miljøtilstand ble det funnet at færre enn 10 bakteriegrupper var tilstrekkelig for å kunne gi en nøyaktig klassifisering av tilstanden. Dette åpner for bruk av kvantitativ PCR i stedet for sekvensering, noe som vil være langt enklere å implementere enn sekvensering. I den siste fasen av prosjektet vil vi konstruere og teste ut primere. Vi vil også arbeide videre mot implementering av nanopore-sekvenseringsbasert klassifisering.

-

Based Regional Research Found funded project DigiMiBa we have shown that we can accurately determine the impact of aquaculture on the environment by functional barcoding of bacteria (predicting electron donors and acceptors in metabolism). These approaches will be combined with novel on-site nanopore sequencing strategies developed in the Norwegian Research Council funded project UnveilMe. The monitoring of aquaculture environmental impact currently represents a major bottleneck in developing the aquaculture industry, particularily the lack of rocky bottom analytic . The aim of this application is to implement an open-source database and prototype on-site test systems so that the aquaculture industry can adapt the functional barcode concept in accurate and efficient monitoring of the environmental impact. Functional e-DNA information will 1) be transmitted to environmental index information in the form of an open-source database , 2) e-DNA indexes be compared to the indexes derived from macroorganism counting, 3) simplified sampling and testing systems that are adaptable to the industry, and 4) suggestions for implementation in Norwegian standards. To achieve the main aim we will expand the analyses to include 1750 samples along the whole Norwegian coast, with sampling covering the whole year cycle. The industry partners in the project will do the sampling in conection with traditional analyses. The Three industry partners complement each other by covering the Whole coastline. The project will also include prototype methodology (microarray based, second and third generation sequencing) for service providers can utilize for functional classification based on eDNA. Based on the project results a report will be written for the new revision of the Norwegian standard for environmental monitoring of aquaculture (NS9410) which is expected in 2023. The intention will be the implementing of functional barcoding in the standard.