Исследование различий ИК-спектров дождевых червей как возможный способ их таксономической идентификации

Автор: Князев С.Ю., Бабий К.А., Голованова Е.В., Соломатин Д.В., Сарф Е.А., Бельская Л.В.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Рубрика: Зоология

Статья в выпуске: 2, 2023 года.

Бесплатный доступ

Цель данного исследования - оценка принципиальной возможности таксономической идентификации дождевых червей на основании изучения функционально-группового состава их тел методом ИК-Фурье спектроскопии. Объектами исследования послужили дождевые черви 7 видов из 5 родов: Aporrectodea caliginosa, Eisenia fetida, E. nordenskioldi, E. ventripapillata, Lumbricus rubellus, Rhiphaeodrilus diplotetrathecus, Octolasion lacteum. ИК-спектры поглощения регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре «ФТ-801» в диапазоне 500-4 000 см-1. На всех спектрах определены положение, интенсивность и площадь полос поглощения, установлены максимальные различия между отдельными видами по интенсивности и положению полос поглощения белков и нуклеиновых кислот. Метод главных компонент показал, что в основе классификации лежат характеристики полос поглощения валентных и деформационных колебаний метильных и метиленовых групп, а также амидных групп в структуре червей. При этом разделение дождевых червей на подгруппы с близкими спектральными характеристиками может быть объяснено несколькими причинами: их происхождением, родством и влиянием среды. Полученные в ходе исследования данные подтверждают возможность использования ИК спектрометрии для идентификации дождевых червей.

Еще

Дождевые черви, таксономическая идентификация, ик-фурье спектроскопия

Короткий адрес: https://sciup.org/147241916

IDR: 147241916   |   DOI: 10.17072/1994-9952-2023-2-147-157

Список литературы Исследование различий ИК-спектров дождевых червей как возможный способ их таксономической идентификации

  • Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. М.: Наука, 1979. 272 с.
  • Перель Т.С. Особенности фауны дождевых червей (Oligochaeta, Lumbricidae) в Алтайских рефуги-умах неморальной растительности // Доклады Академии наук СССР. 1985. Т. 283, № 3. С. 752-756.
  • Aw W.C., Dowell F.E., Ballard J.W. Using near-infrared spectroscopy to resolve the species, gender, age, and the presence of Wolbachia infection in laboratory-reared Drosophila // G3 (Bethesda). 2012. Vol. 2, № 9. P. 1057-1065. DOI: 10.1534/g3.112.003103.
  • Babiy K.A. et al. What determines ion content of lumbricid casts: soil type, species, or ecological group? // Polish Journal of Ecology. 2021. Vol. 69, № 2. P. 96-110. DOI: 10.3161/15052249PJE2021.69.2.003.
  • Blouin M. et al. A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services: earthworm impact on ecosystem services // European Journal of Soil Science. 2013. Vol. 64. P. 161-182. DOI: 10.1111/ejss.12025.
  • Bottinelli N. et al. An explicit definition of earthworm ecological categories - Marcel Bouché's triangle revisited // Geoderma. 2020. Vol. 372. DOI: 10.1016/j.geoderma.2020.114361.
  • Bottinelli N., Capowiez Y. Earthworm ecological categories are not functional groups // Biology and Fertility of Soils. 2021. Vol. 57. P. 329-331. DOI: 10.1007/s00374-020-01517-1.
  • Bouché M. Lombriciens de France. Ecologie et Systématique. Paris: INRA, 1972. 671 p.
  • Csuzdi C., Koo J., Hong Y. The complete mitochondrial DNA sequences of two sibling species of lumbricid earthworms, Eisenia fetida (Savigny, 1826) and Eisenia andrei (Bouché, 1972) (Annelida, Crassiclitellata): comparison of mitogenomes and phylogenetic positioning // ZooKeys. 2022. Vol. 1097. P. 167-181. DOI: 10.3897/zookeys. 1097.80216.
  • Da Silva R., Gutjahr A., De Morais J. Solving taxonomic Orthoptera problems by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS): The case of Aganacris Walker, 1871 (Tettigoniidae: Phaneropterinae; Scudderini) // Zootaxa. 2018. Vol. 4461. P. 445-450. . DOI: 10.11646/ zoota xa.4464.3.10.
  • de Azevedo R.A. et al. Discrimination of termite species using near-infrared spectroscopy (NIRS) // European Journal of Soil Biology. 2019. Vol. 93. 103084. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2019.04.002.
  • Gautier M. et al. The genomic basis of color pattern polymorphism in the harlequin ladybird // Current Biology. 2018. Vol. 28. e3297. DOI: 10.1016/j.cub.2018.08.023.
  • Johnson J.B. Discrimination of Gonipterini weevil genera using near infrared spectroscopy // Journal of Near Infrared Spectroscopy. 2022. Vol. 30, № 5. P. 264-269. DOI: 10.1177/09670335221117300.
  • Jouquet P. et al. Potential of near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for identifying termite species // European Journal of Soil Biology. 2014. Vol. 60. P. 49-52. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2013.11.004.
  • Jouquet P. et al. Evidence from mid-infrared spectroscopy (MIRS) that the biochemical fingerprints of Odontotermes obesus colonies change according to their geographical location and age // Insectes Sociaux. 2018. Vol. 65. P. 77-84. DOI: 10.1007/s00040-017-0589-0.
  • Latif R., Malek R., Csuzdi C. When morphology and DNA are discordant: Integrated taxonomic studies on the Eisenia fetida/andrei complex from different parts of Iran (Annelida, Clitellata: Megadrili) // European Journal of Soil Biology. 2017. Vol. 81. P. 55-63. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2017.06.007.
  • Lavelle P. et al. Ecosystem engineers in a self-organized soil: A review of concepts and future research questions // Soil Science. 2016. Vol. 181, № 3-4. P. 91-109. DOI: 10.1097/SS.0000000000000155.
  • Lê S., Josse J., Husson F. FactoMineR: An R package for multivariate analysis // Journal of Statistical Software. 2008. Vol. 25, № 1. P. 1-18. DOI: 10.18637/jss.v025.i01.
  • Lubbers I.M. et al. Greenhouse-gas emissions from soils increased by earthworms // Nature Climate Change. 2013. Vol. 3. P. 187-194. DOI: 10.1038/nclimate1692.
  • Movasaghi Z., Rehman S., ur Rehman I. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy of biological tissues // Applied Spectroscopy Reviews. 2008. Vol. 43, № 2. P. 134-179. DOI: 10.1080/05704920701829043.
  • Pham T. et al. Mid-infrared spectroscopy of earthworm bodies to investigate their species belonging and their relationship with the soil they inhabit // Applied Soil Ecology. 2021. Vol. 162. 103894. DOI: 10.1016/j.apsoil.2021.103894
  • Raupach M.J. et al. The application of "-omics" technologies for the classification and identification of animals // Organisms Diversity & Evolution. 2016. Vol. 16. P. 1-12. DOI: 10.1007/s13127-015-0234-6.
  • Richard B. et al. Reintegrating earthworm juveniles into soil biodiversity studies: species identification through DNA barcoding // Molecular Ecology Resources. 2010. Vol. 10. P. 606-614. DOI: 10.1111/j.1755 -0998.2009.02822.x.
  • Rodríguez-Fernández J.I. et al. Barcoding without DNA? Species identification using near infrared spectroscopy // Zootaxa. 2010. Vol. 2933. P. 46-54. DOI: 10.11646/zootaxa.2933.1.3.
  • Shekhovtsov S.V. et al. Cryptic genetic lineages in Eisenia nordenskioldi pallida (Oligochaeta, Lumbri-cidae) // European Journal of Soil Biology. 2016. Vol. 75. P. 151-156. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2016.06.004.
  • Shekhovtsov S.V. et al. DNA barcoding: how many earthworm species are there in the south of West Siberia? // Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2017. Vol. 7, № 1. P. 57-62. DOI: 10.1134/S2079059717010130.
  • Sikulu M.T. Non-destructive near infrared spectroscopy for simultaneous prediction of age and species of two major African malaria vectors: An. gambiae and An. Arabiensis // NIR News. 2014. Vol. 25, № 5. P. 4-6. DOI: 10.1255/nirn.1455.
  • Srivathsan A. et al. 1D MinlON Sequencing for large-scale species discovery: 7000 scuttle flies (Diptera: Phoridae) from one site in Kibale national park (Uganda) revealed to belong to> 650 species // bioRxiv. 2019. 622365. DOI: 10.1101/622365.
  • Tao D. et al. Accurate identification of the sex and species of silkworm pupae using near infrared spectroscopy // Journal of Applied Spectroscopy. 2018. Vol. 85. P. 949-952. DOI: 10.1007/s10812-018-0744-z.
  • Tiunov A.V. et al. Invasion patterns of Lumbricidae into the previously earthworm-free areas of northeastern Europe and the western Great Lakes region of North America // Biological Invasions. 2006. Vol. 8. P. 1223-1234. DOI: 10.1007/s10530-006-9018-4.
  • van Groenigen J.W. et al. How fertile are earthworm casts? A meta-analysis // Geoderma. 2019. Vol. 338. P. 525-535. DOI: 10.1016/j.geoderma.2018.11.001.
  • Vance C.K. et al. Near infrared spectroscopy in wildlife and biodiversity // Journal of near Infrared Spectroscopy. 2016. Vol. 24. P. 1-25. DOI: 10.1255/jnirs.1199.
  • Vaupel A., Hommel B., Beule L. High-resolution melting (HRM) curve analysis as a potential tool for the identification of earthworm species and haplotypes // PeerJ. 2022. Vol. 10. e13661. DOI: 10.7717/peerj.13661.
  • Velasquez E. et al. This ped is my ped: Visual separation and near infrared spectra allow determination of the origins of soil macroaggregates // Pedobiologia. Vol. 51, № 1. 2007. P. 75-87. DOI: 10.1016/j.pedobi.2007.01.002.
  • Vorobeichik E. et al. Long-term dynamics of the abundance of earthworms and enchytraeids (Annelida, Clitellata: Lumbricidae, Enchytraeidae) in forests of the Central Urals, Russia // Biodiversity Data Journal. 2021. Vol. 9. e75466. DOI: 10.3897/BDJ.9.e75466.
Еще
Статья научная