ДНК-штрих-коди безвісного коралового рифу в міжнародній торгівлі акваріумами дають новий рекорд розподілу

Анотація

Мертві корали та вапнякові валуни, що виступають субстратом для живих екземплярів морських безхребетних та водоростей, продаються як "жива скеля" в міжнародній торгівлі акваріумами. Під час митного огляду авіаційного вантажу «живої породи» в аеропорту Схіпхол (Нідерланди) було перевірено 450 валунів, ввезених з Індонезії, на наявність незадекларованих організмів. Під час розпакування близько 50% валунів, схоже, мали прикріплені до них невеликі кам’янисті корали. Деякі з цих коралів належали до виду, невідомого з Індонезії. Мітохондріальні показники COI та ядерні ITS-маркери виявили 100% та 99,3% збігу з Polycyathus chaishanensis Lin et al., 2012, вид, про який повідомляється з приливних басейнів на Тайвані. Цей новий рекорд розповсюдження свідчить про те, що, незважаючи на їх легкий доступ, коралові збірки між припливами та неглибокими рифами підводних рифів (

Вступ

Існує велика міжнародна торгівля цими «живими скелями». Спочатку їх експортували з тропічних країн, таких як Фіджі, Індонезія та Філіппіни, тоді як торгівля США могла отримувати поставки з Флориди та Гаваїв (Bruckner 2001; Lovell 2001; Parks et al. 2003; Rhyne et al. 2009; Wood et 2012). За останні два десятиліття було зафіксовано додаткові країни-експортери, такі як Австралія, Бразилія, Куба, Гаїті, Палау, Самоа, Тонга, Вануату та В'єтнам, що вказує на те, що заготівля "живої породи" була широко розповсюдженою через економічний попит (таблиця 1; Harriott 2001; Wabnitz et al. 2003; Gasparini et al. 2005; Rhyne et al. 2012; Gurjão and Lotufo 2018). Оскільки організми, що мешкають на `` живій породі '', залишаються живими при їх транспортуванні на великі відстані, вони можуть становити загрозу як потенційно інвазивні види в нових районах (Padilla and Williams 2004; Bolton and Graham 2006; Walters et al. 2006; Morrisey et 2011) або як види шкідників у своїх нових акваріумних середовищах проживання (Rhyne et al. 2004; Calado and Narciso 2005).

Щоб перевірити, чи належать такі прикріплені організми до чужорідних видів, для їх ідентифікації можна застосувати ДНК-кодування (Hebert et al. 2003) (Wehr 2017; Vranken et al. 2018). Цей метод являє собою швидкий, простий та економічний інструмент для ідентифікації організмів на основі послідовностей ДНК і успішно застосовується, наприклад, для виявлення незаконної торгівлі та чужорідних видів морських таксонів (Collins et al. 2012; Bunholi et al. 2018). Він також може бути використаний для перевірки того, чи імпортні організми чи продукти, виготовлені з них, належать до видів, які охороняються згідно CITES (Staats et al. 2016). У цьому дослідженні повідомляється про застосування методології штрих-кодування ДНК для допомоги в ідентифікації склерактинових коралів з Індонезії, випадково ввезених до Нідерландів.

Матеріал і методи

Під час митного огляду авіаційного вантажу «живої породи» в аеропорту Схіпхол (Нідерланди) 22 жовтня 2012 року було перевірено 450 імпортованих коралових брил з Індонезії на наявність незадекларованих організмів (рис. 1, ESM, рис. ). Згідно з супровідними документами, вантаж складався з 80 ящиків і мав вагу 4050 кг і загальну вартість 10600 доларів США (включаючи вартість перевезення). Валуни (декларовані як “природний камінь” та “субстрат/невідомі склерактинії”) зберігались у вологому стані всередині контейнерів із пінопласту, які були упаковані в картонні коробки. Упаковка була зроблена за 2 дні до прибуття.

a Валун мертвих коралів, що поставляється як «жива скеля», підлягає митному огляду в аеропорту Схіпхол (шкала шкали: 5 см); b, c Живий екземпляр Polycyathus chaishanensis: поліпи, видно зверху (b) і в сторону (c); d, e Скелет того самого зразка після очищення в побутовому відбілювачі; поліпи, видно зверху (d) і в сторону (e); номер каталогу RMNH.COEL.42435. Шкала шкал b-d, 5 мм

Під час розпакування приблизно на 50% кам’яних брил були прикріплені маленькі склерактинові корали (рис. 1). Деякі корали належали до виду, невідомого з Індонезії, і один із них (рис. 1б, в) з діаметром колонії 2,8 см був відібраний та підданий ДНК-штрих-коду для ідентифікації видів. Детально, екстракцію ДНК проводили в молекулярній лабораторії Naturalis за допомогою набору DNeasy Blood and Tissue (Qiagen Inc., Hilden, Німеччина). Для локодирування ДНК було відібрано два локуси - частина мітохондріального цитохрому c субодиниця оксидази I (COI, частково) та виділена ядерна рДНК (ITS, включаючи всю ITS1, 5.8S, ITS2 та фрагмент 18S та 28S). COI ампліфікували за допомогою праймерів fungCOIfor1 (5′-CTG CTC TTA GTA TGC TTG TA-3 ′) та fungCOIrev2 (5′-TTG CAC CCG CTA ATA CAG-3 ′) (Gittenberger et al. 2011), та ITS з використанням праймерів ITS4 (5′-TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC-3 ′) (White et al. 1990) та A18S (5′-GAT CGA ACG GTT TAG TGA GG-3 ′) (Takabayashi et al. 1998). Ампліфікації проводили в 12,5-мл реакційній суміші ПЛР, що містить 0,2 мМ кожного праймера, 2-х мультиплексних ПЛР-основних сумішах (Qiagen Inc., Hilden, Німеччина) та

Результати і обговорення

Більшість коралів, прикріплених до імпортованої «живої породи», легко можна ідентифікувати на рівні роду чи виду, наприклад Coeloseris mayeri Воган, 1918 та Павона sp. (обидва Agariciidae), Цифастрея sp. і Меруліна sp. (обидва Merulinidae), Монтипора sp. (Acroporidae), Псаммокора sp. (Psammocoridae), та Порти sp. і Stylaraea punctata (Linnaeus, 1758), обидва Poritidae. Stylaraea punctata характерний для мілководних припливних районів (Kitano et al. 2014; Richards et al. 2015) і широко поширений в Індонезії (Hoeksema 2004).

Один вид у досліджуваній партії був невідомий для Індонезії і потребував подальшого аналізу для його ідентифікації. М’яка тканина цього коралу показала коричневий колір (рис. 1b – d), що свідчить про те, що це зооксантелат. Теки трубчастих чашечок були майже повністю покриті інкрустуючими кораліновими водоростями (рис. 1г). Його форма кораламу узгоджується з формою Поліціат Дункан, 1876 (Caryophylliidae), рід з 19 визнаних видів у всьому світі (Hoeksema and Cairns 2018). Багато з цих видів відомі виключно з глибоких вод, і тому всі вони зазвичай розглядаються як азооксантеллатні корали (наприклад, Cairns et al. 1999; Cairns and Kitahara 2012).

Це справді чудово P. chaishanensis не повідомлялося з інших населених пунктів, незважаючи на його появу в мілководних басейнах з приливами та рифах, як повідомляється з Тайваню (Lin et al. 2012; Kuo et al. 2019). Ця нестача записів свідчить про те, що неглибокі рифові місця проживання в тропіках, незважаючи на їх легкий доступ, можуть бути недостатньо вивчені і можуть містити більш рідко спостерігаються види. Оскільки більшість дослідників коралів використовують обладнання SCUBA на глибинах понад 3 м, вони можуть не помітити види коралів, що трапляються в припливних та мілководних місцях проживання (

Список літератури

Алкок А (1893) Про деякі нещодавно записані корали з Індійських морів. J Asiat Soc Bengal (Nat Hist) 62: 138–149

Best MB (1997) Торгівля коралами та живими каменями. In: den Hartog JC (ed) Матеріали 6-ї Міжнародної конференції з біології коелентератів, Нордвейкерхаут, 1995 р. Національний природничо-історичний музей, Лейден, с. 47–52

Болтон Т.Ф., Грехем В.М. (2006) Медузи на скелях: загроза біоінвазії міжнародної торгівлі акваріумними живими скелями. Biol Invasions 8: 651–653

Bruckner AW (2001) Відстеження торгівлі декоративними організмами коралових рифів: значення CITES та його обмеження. Aquar Sci Conserv 3: 79–94

Bunholi IV, da Silva Ferrette BL, De Biasi JB, de Oliveira MC, Rotundo MM, Oliveira C, Foresti F, Mendonça FF (2018) Рибальство та нелегальна торгівля ангельським акулом: ДНК-штрих-коди проти оманливих ідентифікацій. Fish Res 206: 193–197

Кернс С.Д. (1999) Cnidaria Anthozoa: глибоководний азооксантелат Склерактинія з Вануату та островів Уолліс і Футуна. У: Кросньє А (вид) Résultats des Campagnes MUSORSTOM 20. Mém Mus Natl Hist Nat Sér A Zool 180: 31–167

Кернс С.Д., Кітахара М.В. (2012) Ілюстрований ключ до родів і підродів недавнього азооксантелату Склерактинія (Кнідарія, Антозоа) з доданим глосарієм. ZooKeys 227: 1–47

Кернс SD, Hoeksema BW, ван дер Land J (1999) Список збереглися кам'янистих коралів. Atoll Res Bull 459: 13–46

Calado R, Narciso L (2005) Здатність креветок Монако Lysmata seticaudata (Decapoda: Hippolytidae) для боротьби зі шкідником-анемоною Aiptasia pallida (Actiniaria: Aiptasidae). Гельгол Мар Рес 59: 163–165

Caras T, Pasternak Z (2009) Довготривалий вплив на видобуток коралів на навколишньому середовищі в морському парку Вакатобі, Індонезія. Ocean Coast Manag 52: 539–544

CITES (2020) Торгова база даних CITES. Доступ за адресою: https://trade.cites.org/. Доступ 29-03-2020

Collins RA, Armstrong KF, Meier R, Yi Y, Brown SD, Cruickshank RH, Johnston C (2012) Штрих-кодування та біозахист кордонів: ідентифікація риб-ципрінідів у торгівлі акваріумами. PLoS One 7: e28381

Dawson Shepherd AR, Warwick RM, Clarke KR, Brown BE (1992) Аналіз реакцій рибних спільнот на видобуток коралів на Мальдівах. Environment Biol Fish 33: 367–380

de Boer HJ, Ghorbani A, Manzanilla V, Raclariu A-C, Kreziou A, Ounjai S, Osathanunkul M, Gravendeel B (2017). Proc R Soc B 284: 20171182

Ді Лі, Хорій С.С., Торнбілл Ді-джей (2014) Збереження та управління декоративною природою коралових рифів: успіхи, недоліки та майбутні напрямки. Biol Conserv 169: 225237

Eurlings MCM, Lens F, Pakusza C, Peelen T, Wieringa JJ, Gravendeel B (2013) Криміналістична ідентифікація індійського зміїного коріння (Benth. Ex Kurz) за допомогою штрих-кодування ДНК. J Forensic Sci 58: 822–830

Feitosa LM, Martins APB, Giarrizzo T, Macedo W, Monteiro IL, Gemaque R, Nunes JLS, Gomes F, Schneider H, Sampaio I, Souza R, Sales JB, Rodrigues-Filho LF, Tchaicka L, Carvalho-Costa LF, ( 2018) Ідентифікація на основі ДНК виявляє нелегальну торгівлю видами акул, що перебувають під загрозою, у глобальній точці збереження елазмобрантових гілок. Sci Rep 8: 3347

Gasparini JL, Floeter SR, Ferreira CEL, Sazima I (2005) Морська декоративна торгівля в Бразилії. Biodivers Conserv 14: 2883–2899

Gathier G, Niet T, Peelen T, Vugt RR, Eurlings M, Gravendeel B (2013) Криміналістична ідентифікація кактусів для схуднення, захищених CITES (Худія) за допомогою штрих-кодування ДНК. J Forensic Sci 58: 1467–1471

Gittenberger A, Reijnen BT, Hoeksema BW (2011) Молекулярно-філогенна реконструкція грибних коралів (Scleractinia: Fungiidae) з таксономічними наслідками та еволюційними наслідками для рис історії життя. Contrib Zool 80: 107–132

Golbuu Y, Richmond RH (2007) Вподобання субстрату у личинок планул двох видів склерактинових коралів, Goniastrea retiformis і Stylaraea punctata. Мар Біол 152: 639–644

Gurjão LM, TMC Lotufo (2018) Рідні види, що експлуатуються в торгівлі морськими акваріумами в Бразилії. Biota Neotrop 18: e20170387

Harriott VJ (2001) Стійкість вилову коралів у Квінсленді. Технічний звіт Центру досліджень рифів CRC 40. Центр дослідження рифів CRC, Таунсвіль

Hebert PD, Cywinska A, Ball SL, Dewaard JR (2003) Біологічні ідентифікації за допомогою штрих-кодів ДНК. Proc R Soc Lond B 270: 313–321

Hoeksema BW (2004) Грибні корали та склерактинові роди. В: Pet-Soede L, Erdmann M (eds) Швидка екологічна оцінка Національний парк Вакатобі. Листопад 2003 р. Генеральне управління охорони лісів та охорони природи, Міністерство лісового господарства, Джакарта; Морська програма, WWF Індонезія, Балі; Охорона природи. Центр Південно-Східної Азії для морських заповідних територій, Балі, с. 67–76

Hoeksema BW (2012) Надзвичайна морфологічна пластичність забезпечує вільний спосіб життя в Росії Favia gravida на острові Вознесіння (Південна Атлантика). Mar Biodivers 42: 289–295

Hoeksema BW, Кернс S (2018) Світовий список склерактинії. Поліціат Дункан, 1876. Доступ за посиланням: http://www.marinespecies.org/scleractinia/aphia.php?p=taxdetails&id=135098 16-01-2020

Hoeksema BW, Wirtz P (2013) Більше 130 років виживання невеликою, ізольованою популяцією Favia gravida корали на острові Вознесіння (Південна Атлантика). Коралові рифи 32: 551

Katoh K, Standley DM (2013) MAFFT, програмне забезпечення для вирівнювання множинних послідовностей, версія 7: покращення продуктивності та зручності використання. Mol Biol Evol 30: 772–780

Kitano YF, Benzoni F, Arrigoni R, Shirayama Y, Wallace CC, Fukami H (2014) Філогенез сімейства Poritidae (Cnidaria, Scleractinia) на основі молекулярних та морфологічних аналізів. PLoS One 9: e98406

Kuo CY, Chung A, Keshavmurthy S, Huang YY, Yang SY, Chen CA (2019) Самотній велетень на піску: несподіваний масивний тайванський корал, Polycyathus chaishanensis у водорості Датан риф вимагає зосередження на збереженні. Galaxea J Coral Reef Stud 21: 11–12

Li Y, Zheng X, Yang X, Ou D, Lin R, Liu X (2017) Вплив живої породи на видалення розчиненого неорганічного азоту в коралових акваріумах. Acta Oceanol Sin 36: 87–94

Lin M-F, Luzon KS, Licuanan WY, Ablan-Lagman MC, Chen CA (2011) Сімдесят чотири універсальних праймери для характеристики повних мітохондріальних геномів склерактинових коралів (Cnidaria; Anthozoa). Zool Stud 50: 513–524

Lin M-F, Kitahara MV, Tachikawa H, Keshavmurthy S, Chen CA (2012) Новий вид мілководдя, Polycyathus chaishanensis sp. листопад (Scleractinia: Caryophylliidae), з Чайшань, Гаосюн, Тайвань. Zool Stud 51: 213–221

Liu S-YV, Chan C-LC, Lin O, Hu C-S, Chen CA (2013) ДНК-штрих-кодування м’яса акул визначає видовий склад та види, перелічені у CITES, на ринках Тайваню. PLoS One 8: e79373

Lovell ER (2001) Звіт про стан: колекція коралів та інших донних рифових організмів для морського акваріума та торгівлі кюріо на Фіджі. Всесвітній фонд природи. Південно-Тихоокеанська програма, Сува

Morrisey D, Inglis G, Neil K, Bradley A, Fitridge I (2011) Характеристика торгівлі морським акваріумом та боротьби з морськими шкідниками в Австралії, країні з жорстким регулюванням біологічної безпеки імпорту. Environment Conserv 38: 89–100

Паділла Д.К., Вільямс С.Л. (2004) Поза баластними водами: акваріумні та декоративні промисли як джерела інвазійних видів у водних екосистемах. Передній Ecol Environment 2: 131–138

Парки JE, Pomeroy RS, Balboa CM (2003) Економіка живої породи та живої коралової аквакультури. In: Cati JC, Brown CL (eds) Морські декоративні види: колекція, культура та збереження. Iowa State Press, Ames, pp. 185–206

Рендалл Р.Х., Майерс Р. Ф. (1983) Посібник з прибережних ресурсів Гуаму 2. Корали. Університет Гуамської преси, Гуам

Rhyne AL, Lin J, Deal KJ (2004) Біологічний контроль анемони шкідників акваріума Aiptasia pallida Верріл з м'ятою креветки Lysmata risso. J Shellfish Res 23: 227–229

Rhyne A, Rotjan R, Bruckner A, Tlusty M (2009) Повзання до колапсу: екологічно нездоровий риболовлі декоративних безхребетних. PLoS One 4: e8413

Rhyne AL, Tlusty MF, Kaufman L (2012) Довгострокові тенденції імпорту коралів до Сполучених Штатів вказують на майбутні можливості для екосистемних та суспільних переваг. Conserv Lett 5: 478–485

Richards ZT, Garcia RA, Wallace CC, Rosser NL, Muir PR (2015) Різноманітна сукупність рифових коралів, що процвітають в умовах динамічного припливного рифу (архіпелаг Бонапарт, Кімберлі, Австралія). PLOS ONE 10: e0117791

Simões N, Altamira A, Shei M, Perissonotti F (2017) Живий рок. У: Calado R, Olivotto I, Oliver MP, Holt GJ (eds) Морські декоративні види аквакультури. Wiley-Blackwell, Hoboken, pp. 385–401

Staats M, Arulandhu A, Gravendeel B, Holst-Jensen A, Scholtens I, Peelen T, Prins T, Kok E (2016) Досягнення в метабаркодуванні ДНК для ідентифікації видів їжі та дикої природи. Anal Bioanal Chem 408: 4615–4630

Stamatakis A (2014) RAxML, версія 8: інструмент для філогенетичного аналізу та пост-аналізу великих філогеній. Біоінформатика 30: 1312–1313

Takabayashi M, Carter DA, Loh WKT, Hoegh-Guldberg O (1998) Корально-специфічний праймер для ПЛР-ампліфікації внутрішньої транскрибованої спейсерної області в ДНК рибосом. Mol Ecol 7: 925–931

Венкатараман К (2007) Азооксантелатні тверді корали (Склерактинія) з Індії. Bull Mar Sci 81 (Додаток 1): 207–214

Verheij E, Best MB (1987) Нотатки про рід Поліціат Дункан, 1876 р. Та опис трьох нових склерактинієвих коралів з Індо-Тихого океану. Зооль Мед Лейден 61: 147–154

Vranken S, Bosch S, Peña V, Leliaert F, Mineur F, De Clerck O (2018) Оцінка ризику інтродукції акваріумів морських водоростей у європейських водах. Biol Invasions 20: 1171–1187

Wabnitz C, Taylor M, Green E, Razak T (2003) Від океану до акваріума. UNEP-Всесвітній центр моніторингу охорони природи, Кембридж

Walters LJ, Brown KR, Stam WT, Olsen JL (2006) Електронна комерція та Каулерпа: нерегульоване розповсюдження інвазійних видів. Передній Ecol Environment 4: 75–79

Wehr GG (2017) Інвазивна оцінка ризику іноземців торгівлі морськими акваріумами в Південній Африці. Геном 60: 1009

Уеллс Дж. В. (1982) Нотатки про індо-тихоокеанські склерактинові корали. Частина 9. Нові корали з Галапагоських островів. Pac Sci 36: 211–219

White TJ, Bruns T, Lee S, Taylor J (1990) Ампліфікація та пряме секвенування генів грибкової рибосомної РНК для філогенетики. У: Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ (eds) PCR protocols. Посібник із методів та застосування. San Diego Academic Press Inc, Сан-Дієго, с. 315–322

Wijsman-Best M (1970) Новий вид Поліціат Дункан, 1876 р. З Нової Каледонії, і новий запис Polycyathus senegalensis Шевальє, 1966 (Мадрепорарія). Бофортія 17: 79–84

Wood E, Malsch K, Miller J (2012) Міжнародна торгівля твердими коралами: огляд управління, стійкості та тенденцій. Proc 12th Int Coral Reef Symp 19C: 1–5

Yu M, Jiao L, Guo J, Wiedenhoeft AC, He T, Jiang X, Yin Y (2017) ДНК-штрих-кодування зразків деревини ксилариуму, що підтверджено, дев'яти зникаючих Дальбергія видів. Planta 246: 1165–1176

Юен Ю.С., Ямадзакі С.С., Накамура Т, Токуда Г., Ямасакі Н (2009) Вплив живої породи на кораловий риф, що будує Acropora digitifera культивують з високим рівнем азотистих сполук. Aquac Eng 41: 35–43

Подяка

Ми дякуємо голландським митникам та Ете Коену (Натураліс) за допомогу в аеропорту Схіпхол під час перевірки відвантаження "живої породи", Аліне Німан (Натураліс) за допомогу в роботі лабораторії та Франческо Бенцоні (КАУСТ) за конструктивні коментарі щодо попередня версія ms. Ми також вдячні двом анонімним рецензентам за корисні зауваження. Висловлені думки суто позицій авторів, і щодо РА ні за яких обставин не можна вважати офіційною позицією Європейської Комісії.

Інформація про автора

Приналежності

Група таксономії та систематики, Центр біорізноманіття Naturalis, Лейден, Нідерланди

Берт В. Хоексема

Гронінгенський інститут еволюційних наук про життя, Гронінгенський університет, Гронінген, Нідерланди

Берт В. Хоексема

Інститут біології Лейден, Лейденський університет, Лейден, Нідерланди

Берт В. Хоексема

Департамент біології та еволюції морських організмів (BEOM), Stazione Zoologica Anton Dohrn Napoli, Вілла Комунале, 80121, Неаполь, Італія

Європейська комісія, Спільний дослідницький центр (JRC), Іспра, Італія

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar