DNA-viivakooditietokannan ja varmistusnäytteiden luominen vaikeasti tunnistettaville hyönteisille

Abstract

Hyönteislajeja on arvioitu olevan maailmassa noin kuusi miljoonaa. DNA-viivakoodauksen avulla on mahdollista tunnistaa lajeja ja erottaa morfologisesti samalta näyttävät lajit toisistaan. Siksi se on lisännyt lajientunnistuksen tarkkuutta ja kryptisten lajien dokumentointia merkittävästi. DNA-viivakoodauksen perustana käytetään eläimillä mitokondriaalisen DNA:n (mtDNA:n), COI-geenin emäsjärjestystä. Museonäytteiden DNA-viivakoodaus voi olla yksi keino lajimonimuotoisuuteen liittyvien kysymysten ratkaisemiseksi. Jopa 113 vuotta vanhoista näytteistä on onnistuttu eristämään DNA:ta, vaikka DNA hajoaa ajan kuluessa. Voucher-näytteet eli varmistusnäytteet ovat erityisesti lajinmääritystä varten kerättyjä näytteitä, ja siksi olennainen osa biodiversiteetin tutkimusta ja lajien kuvausta. Varmistusnäytteiden teko mahdollistaa fenotyyppisen tiedon yhdistämisen genotyypistä saatuun tietoon. Näytteen voucher-status kuitenkin hankaloittaa DNA-menetelmiä, koska organismin tulee säilyä kokonaisena tulevaisuuden käyttöä varten. Tutkielmani tavoitteena oli luoda DNA-viivakooditietokanta pienille ja tunnistuksellisesti haastaville hyönteisille ja tehdä näistä varmistusnäytteitä käyttäen ei-tuhoavaa DNA:n eristysmenetelmää. Ei-tuhoava DNA:n eristys mahdollistaa perimäaineksen keräämisen näytteistä vahingoittamatta eliön rakenteita. Normaalissa DNA:n eristyksessä koko eliö tai sen osa murskataan, jotta DNA saadaan eristettyä soluista. Kun näytteitä liotetaan miedossa ja soluja hajottavassa liuoksessa, näytteet säilyvät ehjinä ja niitä voidaan käyttää esimerkiksi morfologisissa tutkimuksissa DNA-eristyksen jälkeenkin. Tutkielmassani käsittelen Malaise-pyydyksistä kerättyjä pistiäisiä, jotka on säilötty alkoholiin 14 vuodeksi Turun yliopiston eläinmuseossa. Nämä pistiäiset ovat pienen kokonsa vuoksi vaikeasti tunnistettavia ja hankalia käsitellä. DNA eristettiin sattumanvaraisesti valikoiduista näytteistä ei-tuhoavalla DNA:n eristyksellä. Eristetty DNA monistettiin polymeraasiketjureaktiomenetelmällä ja onnistuneesti monistuneet näytteet sekvensoitiin. Vain yhdestä hyönteisyksilöstä saatiin laadukas sekvenssi. Tulokset osoittivat, että morfologisesti litupistiäisten heimoon määritetty yksilö kuului geneettisesti hitupistiäisten heimoon. Tämä korostaa morfologisen ja geneettisen lajinmäärityksen yhdistämisen tärkeyttä. Menetelmien kehittäminen, haudutusajan lisääminen ja lajispesifisten alukkeiden kehittäminen voisivat tehostaa prosessia. Tuloksien tulkintaa vaikeuttivat myös endosymbiontit, jotka häiritsevät mtDNA:n analyysejä ja hämärtävät geneettisiä rajoja. Myös loispistiäisten parasitismi voi johtaa harhaanjohtaviin tuloksiin ja vaikeuttaa geneettisten markkereiden kehittämistä. DNA-viivakoodaus voi tarjota tarkkaa tietoa lajintunnistukseen, mutta tietokantoja tulee laajentaa ja kehittää ja geneettisten sekä ekologisten tekijöiden vaikutuksia on ymmärrettävä paremmin. Tämä voi auttaa sekä biologisessa tutkimuksessa että käytännön sovelluksissa, kuten tuholaistorjunnassa.