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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
現在、種の識別テストは通常、形態学的特徴に基づいています。ただし、必ずしも明確な結果が得られるわけではありません。
- a)利用できる分類学の専門家がほとんどいない、
- b)密接に関連した種であっても、見落とされやすいいくつかの特徴が異なる場合があります。
- c)さらに重要なことは、いくつかの試験種が実際には謎の種の複合体であることです。
良い例は堆肥虫Eisenia fetida/andrei (ISO 11268-1, ISO 11268-2, ISO 17512-1で使用) であり、形態学的特徴だけでは両種を区別するのに十分ではない可能性があります[ 5][36] 。もう一つのよく知られた例は、捕食性ダニであるHypoaspis ( Geolaelaps ) aculeifer[ 50] で、生物学的害虫駆除で広く使用されているH.milesと混同される可能性があります[ 31] 。
種の誤同定、実際には謎の種の複合体である形態種の使用、さらには実験室培養での種の混合は、生態毒性試験の信頼性にとって深刻な問題となる可能性があります。形態種複合体における兄弟種は、生態学的、行動的、生理学的差異を示すことがあり、毒物に対する反応も異なる可能性があります (例: 参考文献 [2], [17], [35], [40])これはトビムシのFolsomia candida (ISO 11267 および ISO 17512-2 で使用) の場合にも当てはまるようで、 F. candidaの自然集団間および実験室株間でかなりのレベルの遺伝的分化が見出されています[ 9][19]] [41] 。異なる実験室株は、一部の化学物質に対する感受性においてわずかな違いしか示さないことが判明しているが[ 12][9] 、他の研究では、遺伝的に分化した株の間でフェンメディファム回避行動とカドミウム曝露に対する多様な適応度反応に大きな差異があることが検出されている[ 14][30] 。さらに、たとえ 2 つの種が毒物に対して同様の反応を示したとしても、同じ実験室培養内に 2 つの種が存在すると不稔雑種が産生される可能性があり、生殖試験の結果に偏りが生じる可能性があります[ 36] 。
DNA バーコーディングによる種識別の実装は、これらの障害を克服するのに役立ち、検査に使用される種または株が十分に特徴付けられていることを確認します。その結果、品質保証が向上し、さまざまな生態毒性研究室で得られた結果の信頼性と比較性が大幅に向上します。 Eisenia fetida/ E. andreiについては、国際リングテストを含むこの研究はすでに実施されています[ 36] 。付録 A を参照してください。このリングテストの結論は次のように要約できます。
- DNA バーコーディングは、 Eisenia種を識別するための信頼できる実用的な方法です。
- 28 の生態毒性学研究所のうち、分類学的割り当てが正しかったのは 17 研究所のみでした。間違った割り当てや不明な割り当てがあるほとんどの研究室には、実際にはE. アンドレイの在庫があります。
- E. fetida内に隠れた種のペアが存在するという仮説はもっともらしいです。
- 生態毒性試験に使用されるミミズは、DNA バーコーディングによって定期的に (再) 識別されることが重要です。
おそらく、陸生生態毒性学で使用される他の無脊椎動物種や植物についても、同様の経験と推奨事項が引き出される可能性があります。実際、DNA バーコーディングは、他のミミズ[ 13] [37] 、エンキトラエイド[ 16] 、ダニ[ 15] 、トビネズミ[ 32] 、軟体動物[ 42] 、線虫[ 28] および陸生植物[ 8] 。
Introduction
Currently, test species identification is usually based on morphological characters. However, this does not always give clear results because
- a) few taxonomic experts are available,
- b) closely related species can differ by a few, easily overlooked characters, and
- c) even more importantly, several test species are in fact complexes of cryptic species.
A good example is the compost worm Eisenia fetida/andrei (used in ISO 11268-1, ISO 11268-2 and ISO 17512-1), in which morphological traits alone may not be sufficient to discriminate between both species[5][36]. Another well-known case is the predatory mite, Hypoaspis (Geolaelaps) aculeifer[50], which might get confused with H. miles, widely used in biological pest control[31].
Species misidentifications, the use of a morphospecies which is actually a complex of cryptic species, or even species mixing in lab cultures, can be a serious problem for the reliability of the ecotoxicological tests. Sibling species in a morphospecies complex can exhibit ecological, behavioural, and physiological differences, and can differ also in their response to toxicants (e.g. References [2], [17], [35], [40]). This also seems to be the case of the springtail Folsomia candida (used in ISO 11267 and ISO 17512-2), in which considerable levels of genetic differentiation have been found among natural populations of F. candida and among laboratory strains[9][19][41]. Although different laboratory strains have been found to exhibit only minor differences in the sensitivity towards some chemicals[12][9], other studies have detected significant variation in phenmedipham avoidance behaviour and divergent fitness responses to cadmium exposure among genetically differentiated strains[14][30]. Moreover, even if two species have similar responses to toxicants, the presence of two species within the same laboratory culture can result in the production of sterile hybrids, which will bias the outcome of reproduction tests[36].
Implementing species identification via DNA barcoding can help to overcome these obstacles, ensuring that the species or strain used for testing is well characterized. As a result, quality assurance can be improved, making the results obtained by different ecotoxicological laboratories far more reliable and comparable. For Eisenia fetida/E. andrei this work, including an international ringtest, has already been performed[36], see Annex A. The conclusions of this ringtest can be summarized as follows.
- DNA barcoding is a reliable and practical method for identifying Eisenia species.
- Only 17 out of 28 ecotoxicological laboratories were correct in their taxonomic assignment. Most laboratories with wrong or unknown assignments actually have E. andrei in stock.
- The existence of a cryptic species pair within E. fetida is a plausible hypothesis.
- It is important that earthworms used for ecotoxicological tests are regularly (re-)identified by DNA barcoding.
Very probably, similar experiences and recommendations can be drawn for other invertebrates species used in terrestrial ecotoxicology, as well as plants. Indeed, DNA barcoding has proven to be useful for specimen identification and species delimitation in many organism groups, including other earthworms[13][37], enchytraeids[16], mites[15], collembolans[32], molluscs[42], nematodes[28] and terrestrial plants[8].