24305

BIO2 1050

كارشناسي ارشد

زيست شناسي جانوري- بيوسيستماتيك

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

1403/11/03

60 ص.

مجيد مرادمند

روح الله عباسي

جنگل‌هاي هيركاني , تله ماليز , بندپايان , تنوع زيستي , DNA Metabarcoding , Next-Generation Sequencing

بندپايان به عنوان متنوع‌ترين گروه جانوران روي كره زمين، خدمات ارزشمندي مانند گرده‌افشاني، كنترل آفات، تشكيل خاك و تأمين غذاي حيوانات به انسان و اكوسيستم ارايه مي‌دهند.اما متأسفانه با افزايش جمعيت و گرمايش زمين درحال نابودي هستند. جنگل‌هاي هيركاني، يك اكوسيستم منحصر‌به‌فرد و باستاني است كه بين درياي كاسپين و رشته‌كوه البرز قرار گرفته است. با وجود اهميت اكولوژيكي هيركاني، تنوع زيستي بندپايان آن به‌خوبي مورد مطالعه قرار نگرفته است. درك شناسايي و تركيب گونه‌اي بندپايان براي اقدامات حفاظتي اين مناطق ضروري است بخصوص كه اين زيستگاه‌ها با تغييرات مداوم همراه هستند. يكي از مقرون به صرفه‌ترين روش‌هاي شناسايي بندپايان استفاده از روش DNA Metabarcoding مي‌باشد. نمونه‌هاي مجموعه بندپايان از چند سايت در جنگل‌هاي هيركاني (جنگل تحقيقاتي دانشگاه تربيت مدرس) با استفاده از تله ماليز در تابستان 1403 و فواصل سه هفته‌اي در چهار گراديان ارتفاعي (200، 700، 1000 و 1700 متري از سطح دريا) نمونه‌برداري شد. سپس در الكل 96% تا انتقال به آزمايشگاه نگه‌داري شد. پس از مراحل آماده‌سازي و تقسيم نمونه‌ها به زيرنمونه‌ها مراحل استخراج DNA بافتي توسط كيت خون و بافت به روش غيرتخريبي و توده‌اي انجام گرفت. آنگاه با اطمينان از كيفيت DNA استخراجي به وسيله اسپكتروفتومتري، به كمك تكنيك PCR عمل تكثير توالي نواحي باركد ژن سيتوكروم اكسيداز ميتوكندريايي با استفاده از دو سري پرايمر انجام گرفت. مراحل ايندكس و تهيه كتابخانه ژني از توده بندپايان و تعيين توالي‌ها با روش NGS انجام شده و نتايج حاصل از آن پس از كيفيت‌سنجي و در مقايسه با بانك ژن اطلاعات بخشي از گونه‌هاي شناسايي شده موجود به دست آمد. مجموعا 605 توالي منحصربه‌فرد (zOTU) به‌دست آمد كه از آن‌ها 34% در سطح گونه، 13% در سطح جنس، 32% در سطح خانواده و مابقي 21% فقط در سطح راسته شناسايي شدند. اين يافته نشان دهنده اين است كه نزديك به 70% تنوع زيستي بندپايان در اين منطقه يا در سطح گونه ناشناخته‌اند و يا اطلاعات گونه‌هاي مورفي شناسايي شده در بانك ژني هيركاني نياز به تكميل شدن دارد. در مجموع 15 راسته از بندپايان (Araneae, Archaeognatha, Blattodea, Coleoptera, Diptera, Entomobryomorpha, Hemiptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Neuroptera, Odonata, Orthoptera, Pseudoscorpiones, Psocodea and Trombidiformes) شناسايي شدند كه از 88 گونه شناسايي شده 68 گونه براي نخستين بار از جنگل‌هاي هيركاني گزارش مي‌شوند. گزارش‌هاي بالاي اين پژوهش نشان مي‌دهد كه بندپايان هيركاني بسيار كمي مورد بررسي قرار گرفته‌اند و گزارش گونه‌هاي شناسايي شده مي‌تواند به شناخت هر چه بيشتر منطقه و حفظ اكوسيستم آن كمك كند.

Hyrcanian Forests , Malaise Trap , Arthropods , biodiversity , DNA Metabarcoding , Next-Generation Sequencing

Biodiversity study of Arthropods collected by Malaise trap in Hyrcanian forests using DNA Metabarcoding approach

زيست شناسي گياهي و جانوري

Arthropods represent the most diverse group of animals on Earth, providing critical ecosystem services such as pollination, pest regulation, soil formation, and serving as a food source for various organisms, including humans. Despite their ecological importance, arthropod populations are increasingly threatened by anthropogenic factors, including habitat destruction and global climate change. The Hyrcanian forests, an ancient and unique ecosystem located between the Caspian Sea and the Alborz Mountain Range, remain understudied in terms of arthropod biodiversity. This study aims to address this gap by employing DNA metabarcoding, a cost-effective and efficient approach for arthropod identification, to better understand species composition and inform conservation strategies in this dynamic habitat. The Hyrcanian forests are recognized for their ecological and historical significance, yet knowledge about their arthropod diversity is limited. Arthropod identification and species composition data are essential for biodiversity conservation, particularly in regions undergoing rapid environmental changes. DNA metabarcoding, which combines high-throughput sequencing with molecular taxonomy, offers an efficient method for surveying arthropod communities. This study focuses on characterizing the arthropod diversity across different elevational gradients within the Hyrcanian forests. Arthropod samples were collected during the summer of 2023 from the Taribat Modares University Research Forest, a representative site within the Hyrcanian forests. Sampling was conducted in three-week intervals using traps placed along four elevational gradients (200 m, 700 m, 1000 m, and 1700 m). Specimens were preserved in 96% ethanol and transported to the laboratory for further analysis. DNA was extracted using a non-destructive and mass-tissue extraction protocol with a commercial blood and tissue kit. The mitochondrial cytochrome oxidase I (COI) barcode region was amplified via polymerase chain reaction (PCR) using two sets of primers. Following DNA quality verification by spectrophotometry, gene library preparation and sequencing were performed using Next-Generation Sequencing (NGS). Sequence data were processed for quality control and matched against reference databases to identify operational taxonomic units (zOTUs) and classify taxa. A total of 605 unique zOTUs were identified. Taxonomic resolution revealed that 34% of sequences were identified at the species level, 13% at the genus level, 32% at the family level, and 21% at the order level. Approximately 70% of the identified arthropod biodiversity remains uncharacterized at the species level, highlighting gaps in existing reference databases for the Hyrcanian region. Arthropods belonging to 15 orders, including Araneae, Archaeognatha, Blattodea, Coleoptera, Diptera, Entomobryomorpha, Hemiptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Neuroptera, Odonata, Orthoptera, Pseudoscorpiones, Psocodea, and Trombidiformes, were documented. Of the 88 identified species, 68 are reported for the first time in the Hyrcanian forests. The findings of this study underscore the limited exploration of arthropod diversity in the Hyrcanian forests and highlight the potential of DNA metabarcoding as a tool for biodiversity assessment. The documentation of 68 species unreported species contributes to the understanding of this unique ecosystem and emphasizes the need for continued research and conservation efforts to preserve its ecological integrity.

4