Dna Barcode [PDF]

Citation preview

Jangan bingung dengan kode batang DNA yang terlibat dalam pemetaan optik DNA. Barcode DNA adalah metode identifikasi spesies menggunakan bagian pendek DNA dari gen atau gen tertentu. Premis barcode DNA adalah bahwa, dengan perbandingan dengan pustaka referensi dari bagian DNA tersebut (juga disebut " urutan "), urutan individu dapat digunakan untuk mengidentifikasi organisme secara unik ke spesies, dengan cara yang sama seperti pemindai supermarket menggunakan garis-garis hitam yang sudah dikenal pada kode batang UPC untuk mengidentifikasi item dalam stoknya dengan basis data referensinya. [1] "Kode batang" ini kadang-kadang digunakan untuk mengidentifikasi spesies yang tidak diketahui, bagian dari organisme, atau hanya untuk membuat katalog sebanyak mungkin taksa , atau untuk membandingkan dengan taksonomi tradisional dalam upaya untuk menentukan batas spesies.



Skema barcode DNA Daerah gen yang berbeda digunakan untuk mengidentifikasi kelompok organisme yang berbeda menggunakan barcode. Wilayah barcode yang paling umum digunakan untuk hewan dan beberapa protista adalah bagian dari gen sitokrom c oksidase I (COI atau COX1 ), yang ditemukan dalam DNA mitokondria . Gen lain yang cocok untuk barcode DNA adalah rRNA internal transcribed spacer (ITS) yang sering digunakan untuk jamur dan RuBisCO yang digunakan untuk tanaman. [2] [3] Mikroorganisme dideteksi menggunakan wilayah gen yang berbeda. Gen 16S rRNA misalnya banyak digunakan dalam identifikasi prokariota, sedangkan gen 18S rRNA banyak digunakan untuk mendeteksi mikroba eukariota . Daerah gen ini dipilih karena memiliki variasi intraspesifik (di dalam spesies) yang lebih sedikit daripada variasi interspesifik (antar spesies), yang dikenal sebagai "Celah Barcoding". [4] Beberapa aplikasi barcode DNA meliputi: mengidentifikasi daun tanaman bahkan ketika bunga atau buah tidak tersedia; mengidentifikasi serbuk sari yang dikumpulkan pada tubuh hewan penyerbuk; mengidentifikasi larva serangga yang mungkin memiliki karakter diagnostik lebih sedikit daripada serangga dewasa; atau menyelidiki makanan hewan berdasarkan isi perut, air liur, atau kotorannya. [5] Ketika barcode digunakan untuk mengidentifikasi organisme dari sampel yang mengandung DNA dari lebih dari satu organisme, istilah metabarcoding DNA digunakan, [6] [7] misalnya metabarcoding DNA dari komunitas diatom di sungai dan sungai, yang digunakan untuk menilai kualitas air. [8]



Isi Latar Belakang Teknik barcode DNA dikembangkan dari pekerjaan sekuensing DNA awal pada komunitas mikroba menggunakan gen 5S rRNA . [9] Pada tahun 2003, metode khusus dan terminologi barcode DNA modern diusulkan sebagai metode standar untuk mengidentifikasi spesies, serta



berpotensi mengalokasikan urutan yang tidak diketahui ke taksa yang lebih tinggi seperti ordo dan filum, dalam makalah oleh Paul DN Hebert et al. dari Universitas Guelph , Ontario , Kanada . [10] Hebert dan rekannya mendemonstrasikan kegunaan gen sitokrom c oksidase I (COI), yang pertama kali digunakan oleh Folmer et al. pada tahun 1994, menggunakan primer DNA mereka yang telah diterbitkan sebagai alat untuk analisis filogenetik pada tingkat spesies [10] sebagai alat pembeda yang sesuai antara invertebrata metazoan. [11] "Wilayah folmer" dari gen COI biasanya digunakan untuk perbedaan antara taksa berdasarkan pola variasinya di tingkat DNA. Kemudahan relatif dalam mengambil urutan, dan variabilitas bercampur dengan konservasi antar spesies, adalah beberapa keuntungan COI. Memanggil profil "barcode", Hebert et al. membayangkan pengembangan database COI yang dapat berfungsi sebagai dasar untuk "sistem bioidentifikasi global".



Metodologi Pengambilan sampel dan pengawetan Barcode dapat dilakukan dari jaringan dari spesimen target, dari campuran organisme (sampel massal), atau dari DNA yang ada dalam sampel lingkungan (misalnya air atau tanah). Metode pengambilan sampel, pengawetan atau analisis berbeda antara jenis sampel yang berbeda. Sampel jaringan Untuk kode batang sampel jaringan dari spesimen target, sepotong kecil kulit, timbangan, kaki atau antena mungkin cukup (tergantung pada ukuran spesimen). Untuk menghindari kontaminasi, perlu dilakukan sterilisasi alat bekas antar sampel. Direkomendasikan untuk mengumpulkan dua sampel dari satu spesimen, satu untuk diarsipkan, dan satu lagi untuk proses barcode. Pengawetan sampel sangat penting untuk mengatasi masalah degradasi DNA. Sampel massal Sampel massal adalah jenis sampel lingkungan yang mengandung beberapa organisme dari kelompok taksonomi yang diteliti. Perbedaan antara sampel massal (dalam arti yang digunakan di sini) dan sampel lingkungan lainnya adalah bahwa sampel massal biasanya menyediakan DNA berkualitas baik dalam jumlah besar. [12] Contoh sampel massal termasuk sampel makroinvertebrata akuatik yang dikumpulkan dengan jaring, atau sampel serangga yang dikumpulkan dengan perangkap Malaise. Sampel air yang difilter atau difraksinasi dengan ukuran yang mengandung organisme utuh seperti eukariota uniseluler juga kadangkadang didefinisikan sebagai sampel massal. Sampel tersebut dapat dikumpulkan dengan teknik yang sama seperti yang digunakan untuk mendapatkan sampel tradisional untuk identifikasi berbasis morfologi. sampel eDNA Metode DNA lingkungan (eDNA) adalah pendekatan non-invasif untuk mendeteksi dan mengidentifikasi spesies dari puing-puing seluler atau DNA ekstraseluler yang ada dalam sampel lingkungan (misalnya air atau tanah) melalui barcode atau metabarcoding.



Pendekatan ini didasarkan pada fakta bahwa setiap organisme hidup meninggalkan DNA di lingkungan, dan DNA lingkungan ini dapat dideteksi bahkan untuk organisme yang jumlahnya sangat sedikit. Jadi, untuk pengambilan sampel di lapangan, bagian terpenting adalah menggunakan bahan dan alat bebas DNA di setiap lokasi pengambilan sampel atau sampel untuk menghindari kontaminasi, jika DNA dari organisme target kemungkinan ada dalam jumlah rendah. Di sisi lain, sampel eDNA selalu mencakup DNA sel utuh, mikroorganisme hidup, yang sering kali ada dalam jumlah besar. Oleh karena itu, sampel mikroorganisme yang diambil di lingkungan alami juga disebut sampel eDNA, tetapi kontaminasi tidak terlalu bermasalah dalam konteks ini karena jumlah organisme target yang besar. Metode eDNA diterapkan pada sebagian besar jenis sampel, seperti air, sedimen, tanah, kotoran hewan, isi perut, atau darah, misalnya lintah. [13]



Ekstraksi DNA, amplifikasi dan sekuensing Barcode DNA mengharuskan DNA di dalam sampel diekstraksi. Ada beberapa metode ekstraksi DNA yang berbeda, dan faktor-faktor seperti biaya, waktu, jenis sampel, dan hasil memengaruhi pemilihan metode yang optimal. Ketika DNA dari sampel organisme atau eDNA diamplifikasi menggunakan polymerase chain reaction (PCR), reaksi tersebut dapat dipengaruhi secara negatif oleh molekul inhibitor yang terdapat dalam sampel tersebut. [14] Penghapusan inhibitor ini sangat penting untuk memastikan bahwa DNA berkualitas tinggi tersedia untuk analisis selanjutnya. Amplifikasi DNA yang diekstraksi merupakan langkah yang diperlukan dalam barcode DNA. Biasanya, hanya sebagian kecil dari total materi DNA yang diurutkan (biasanya 400-800 pasangan basa ) [15] untuk mendapatkan kode batang DNA. Amplifikasi bahan eDNA biasanya difokuskan pada ukuran fragmen yang lebih kecil (