Testarea metodelor genetice pentru îmbunatatirea practicii nationale de evaluare a calitatii apelor curgatoare: un experiment demonstrativ asupra nevertebratelor acvatice din sistemul Somesului Cald
- Proiect finanțat de UEFSCDI, Ministerului Cercetării, Inovării și Dezvoltării, PN-III-P2-2.1-PED-2019-0214; nr. 476PED/2020
- Rezumatul proiectului
Apele dulci reprezintă resurse naturale importante, iar evaluarea calității lor a devenit o prioritate majoră în ultimii ani (Programul Mondial de Evaluare a Calității Apei, UN, 2018, Directiva Cadru Apa, UE, 2000). Nevertebratele bentonice sunt indicatori sensibili ai stării ecosistemelor acvatice, deoarece sunt componente de bază ale rețelelor trofice lotice, au o distribuție generală și sunt ușor de prelevați și analizați. Evaluarea actuală a biodiversității apelor curgătoare de la noi se bazează pe taxonomie morfologică. Implementarea unor tehnologii moderne genomice (cum ar fi ADN barcoding) are avantajul de a rezolva aceste impedimente taxonomice cu rezoluție la nivel de specie (cerute de metodologiile naționale de monitorizare), într-o manieră eficientă din punct de vedere a timpului și costurilor. Nevertebratele acvatice din România sunt puțin studiate, în ciuda importanței lor pentru biodiversitatea regională și a rolului lor în biomonitorizare. Nu există baze de date moleculare, iar identificarea majorității speciilor prin metode clasice se face anevoios. Principalul obiectiv al proiectului este detectarea lipsurilor majore în identificarea la nivel de specie pe baza morfologiei nevertebratelor acvatice și în același timp soluționarea impedimentului taxonomic prin implementarea pentru prima dată în România a tehnologiilor de tip ADN barcoding în programele de monitorizare a biodiversității apelor dulci. Pentru testarea practică a utilității acestor tehnologii, se va realiza un experiment pe macrozoobentosul din râul Someșul Cald și se va compara rezoluția identificărilor morfologice și moleculare. Produsul proiectului va fi o bază de date cu acces liber, incluzând chei de determinare morfologice actualizate și date de ADN barcoding pentru grupele de nevertebrate acvatice considerate. Rezultatele așteptate ale proiectului vor fi lucrări de revizuire a taxonomiei unor grupe mai puțin studiate și demonstrații în teren și în laborator a metodelor implementate.
- Echipa proiectului
Keresztes Lujza, director proiect – Profil Google Scholar
Laszlo Zoltan, cercetător științific II – Profil Google Scholar
Battes Karina, cercetător științific III – Profil Google Scholar
Cîmpean Mirela, cercetător științific III – Profil Google Scholar
Berchi Gavril Marius, asistent cercetare – Profil Google Scholar
Szabó Emerencia, asistent cercetare – Profil Google Scholar
Dénes Anna, asistent cercetare – Profil Google Scholar
Dénes Avar Lehel, asistent cercetare – Profil Google Scholar
- Rezultatele proiectului
- Evaluarea biodiversității macrozoobentosului din apele curgătoare de la noi folosind datele din literatura de specialitate
- Analiza compoziției specifice a macrozoobentosului din protocoalelor naționale curente de evaluare a calității apelor curgătoare și identificarea lipsurilor majore
- Stabilirea numărului minim de probe bentonice pentru evaluarea biodiversității reale a macrozoobentosului din toate tipurile de ape prezente din zona de izvoare a râului Someșul Cald
- Selectare și adaptarea unor protocoalelor adecvate pentru extragerea unor secvențe de ADN relevante taxonomic pentru probele biologice de macrozoobentos colectate din zona de izvoare a râului Someșul Cald.
- Optimizarea numărului probelor biologice de macrozoobentos pentru a cuprinde biodiversitatea din toate tipurile de ape existente din sectorul superior al Someșului Cald, prelucrarea morfologică a materialului colectat la un nivel taxonomic cât mai apropiat (gen sau specie).
- Dezvoltarea platformei de stocare a secvențelor ADN generate.
- Testarea rezoluției taxonomice a secvențelor ADN generate și evaluarea diversității criptice a macrozoobentosului din sectorul superior al Someșului Cald.
- Diseminarea rezultatelor (articole de taxonomie integrativă, comunicări științifice internaționale și naționale)
- Zona de studiu
- Stabilirea numărului minim de probe bentonice în vederea acoperirii biodiversității din toate tipurile de ape din zona de izvoare a Someșului Cald s-a realizat ținând cont de recomandările din Planul Național de Management, aferent porțiunii naționale a bazinului hidrografic internațional al Fluviului Dunărea din 2015 (Directivei Cadru în Domeniul Apelor), reglementat prin Articolul 13 și anexa VII ale Uniunii Europene adoptată în 23 octombrie, 2000 (AQUEM CONSORTIUM, 2002, Bailey et al., 2004), a Legii apelor nr. 107/1966, a protocolului ICS din 2012 (SR CEN 16150) și a Planului Național de Management aferent porțiunii din bazinul hidrografic internațional al fluviului Dunărea care este cuprinsă în teritoriul României, elaborate de Ministerul Mediului, Apelor și Pădurilor & ANAR pentru perioada 2016-2021 (Anexa 6.1)).
- Prezentare scurtă a rezultatelor obținute în cadrul proiectului GENIAS
(1) Proiectul GENIAS are ca scop facilitarea implementării Biomonitoringului 2.0 de evaluare a calității biologice a apelor dulci de la noi prin introducerea tehnologiei ADN în îmbunătățirea rezoluției taxonomice a prelucrării probelor de macrozoobentos.
(2) Metodele moleculare supervizate de experți în taxonomia diferitelor grupe de macrozoobentos au capacitatea de sprijini identificarea rapidă, eficientă și obiectivă a unui număr mare de probe biologice, fapt demonstrat și de rezultatele proiectului prin care s-a reușit identificarea a 458 specii diferite din diferite grupe taxonomice de macrozoobentos, și propunerea pe lista națională de bioindicatorilor un număr de 322 de specii care nu erau folosite din cauza impedimentului taxonomic, dar care sunt necesare pentru o caracterizare mai detaliată a ecosistemului acvatic investigat
(3) Prin serviciul de expertiză morfologică și moleculară, experții proiectului vin în sprijinul agențiilor implicați în evaluarea calității biologice a apelor de la noi, prin dezvoltarea platformei ROMAC dedicat identificării moleculare a macrozoobentosului de la noi până la nivel de specie, și care va fi accesibil publicului larg, urmând a fi dezvoltată mai departe pentru a cuprinde toată gama biodiversității specifice a macrozoobentosului de la noi.
Workshop
Instruirea unui număr de 16 specialiști biologi de la agențiile naționale implicate în controlul și managementul apelor interioare prin prezentarea detaliată a utilizării tehnologiei ADN în identificarea la nivel de specie a indivizilor din probele biologice oferind acces liber (după publicarea rezultatelor) la proiectele noastre inițiate în platforma BOLD, care va facilita identificarea obiectivă, rapidă și eficientă a indivizilor din probele de macrozoobentos și o expertiză permanentă pe viitor prin pagina web a proiectului oferind liste actualizate de bioindicatori de la noi, și suport la analiza bioinformatică a datelor genetice.
Prezentari din cadrul workshop-ului:
Serviciile rezultate: Expertiză morfologică și moleculară a probelor biologice de macro-zoobentos prin intermediul platformei ROMAC inițiat în sistemul BOLD.
Rapoartele stiintifice ale proiectului finanțat de UEFSCDI, Ministerului Cercetării, Inovării și Dezvoltării, PN-III-P2-2.1-PED-2019-0214; nr. 476PED/2020, sunt prezentate mai jos:
- Publicatii
Taybi AF, Mabrouki Y, Keresztes L (2021) First record of Phyllolabis savtshenkoi (Diptera, Limoniidae) in Morocco. Travaux du Muséum National d’Histoire Naturelle “Grigore Antipa” 64(1): 115-118. https://doi.org/10.3897/travaux.64.e63917
Keresztes L, Dénes A-L (2021) Rediscovered after almost 100 years: new faunistic data of Thaumalea rumanica with additional records of Thaumaleidae from Romania. Travaux du Muséum National d’Histoire Naturelle “Grigore Antipa” 64(1): 119-129. https://doi.org/10.3897/travaux.64.e64110
Dénes A, Murányi D, Soós A, Szőcs E, Keresztes L (2021) New faunistic data on the family Capniidae (Plecoptera) from the Carpathians (Romania and Ukraine). Travaux du Muséum National d’Histoire Naturelle “Grigore Antipa” https://doi.org/10.3897/travaux.64.e66918
Keresztes, Lujza, Jürgen Kappert, Mária Henning & Edina Török. 2021. Helen’s twins in the Balkans: discovery of two new Paraptychoptera Tonnoir, 1919 species closely related to P. helena Peus, 1958, with systematic revision of the “lacustris” group (Diptera, Ptychopteridae). ZooKeys 1071: 63-81 https://zookeys.pensoft.net/article/58598/
Bilalli, A., Ibrahimi, H., Musliu, M., Kotori, L. G., Geci, D., Stamenkovic, V. S., Hinik, J., Kopanja, D. M., & Keresztes, L. (2021). New Records of the Craneflies (Diptera: Limoniidae, Tipulidae) from the Western Balkans. Journal of the Entomological Research Society, 23(2), 141–152. https://doi.org/10.51963/jers.v23i2.1929
Dénes, L,Vaida, R., Szabó E., Martynov, A., Váncsa, E., Ujvárosi, B., Keresztes L. (2022) – Cryptic survival and an unexpected recovery of the long‑tailed mayfly Palingenia longicauda (Olivier, 1791) (Ephemeroptera: Palingeniidae) in Southeastern Europe. Journal of Insect Conservation. https://doi.org/10.1007/s10841-022-00425-z,. IF. 2,62 – publicat, articol zona roșie IF, zona galbenă AIS.
Keresztes L., Campean M., Battes K., Denes A., Terec A. B. (2021) – Dicranomyia (Idiopyga) nigristigma Nielsen, 1919 (Diptera, Limoniidae) recorded for the first time from calcareous springs in Romania, Entomologica Romanica 25, 31-34, 2021. – publicat
Ruicănescu, A., Biró, Z., Gergely, K., Ferencz, P., Mezei-Szép,E., Pál M., Keresztes L. (2022) – Critical revision of the presence of Dicerca furcata (Coleoptera: Buprestidae) in Romania. Entomologica romanica 26: 77-80, 2022. ISSN 2601-7105 online / doi: 10.24193/entomolrom.26.2 – publicat, revista BDI
Denes A., Denes A-L., Battes K., Cimpean M., Terec, A.B, Berchi M., Szabó E., László Z., Vaida, R., Keresztes L.: Species level identification of benthic macro-invertebrates using DNA Barcode data: assessment aquatic biodiversity hotspots, the Carpathians, Romania. Freshwater Science. manuscris înainte de submitere.
Dénes Anna, Murányi Dávid, Dénes Avar-Lehel, Keresztes Lujza: Plecoptera (Insecta) from the Carpathians, Romania: barcoding dark taxa in a biodiversity hotspot of Europe, Zookeys – manuscris înainte de submitere.
Vaida, R., Dénes, L., Keresztes, L., Martynov, A., Szabó, E., Baranová, B., Kis, B., Váncsa, E., Manko, P.: Dilemma lasting for decades solved? Integrative taxonomy supports one rather than several species of Palingenia in South-Eastern Europe (Insecta, Ephemeroptera, Palingeniidae). European Journal of Taxonomy – manuscris înainte de submitere.
- Participare la conferinte
Dénes AL, Vaida R , Szabó E, Keresztes L. Cryptic survival of Palingenia longicauda (Ephemeroptera: Palingeniidae) in South-eastern Europe. Symposium for European Freshwater Sciences (SEFS 12 – VIRTUAL CONFERENCE), 25 – 30 IULIE 2021, Dublin, Ireland.
Dénes Anna, Varga Gabriella-Andrea, Szabó Emerencia, Dénes Avar-Lehel, Keresztes Lujza – Taxonomia larvelor din genul Rhyacophila (Pictet, 1834) (Rhyacophilidae, Trichoptera): date morfologice şi moleculare. BIOTA – Biodiversitate Tradiţii și Actualitate, 19- 20 NOIEMBRIE 2021, Cluj-Napoca, Romania.
Andrei Bogdan Terec, Mirela Cimpean, Karina Battes, Lujza Keresztes – Chaoboride din România (Diptera, Chaoboridae): prezentare generală și citarea unui gen nou pentru Munții Carpați: Mochlonyx Loew, 1844. BIOTA – Biodiversitate Tradiţii și Actualitate, 19- 20 NOIEMBRIE 2021, Cluj-Napoca, Romania.
Dénes Anna, Dénes Avar-Lehel, Keresztes Lujza,A new species, Zwicknia sp. n. (Plecoptera, Capniidae) from the Carpathians (Romania), detected by DNA barcode data and divergent morphology – XVIth INTERNATIONAL CONFERENCE ON EPHEMEROPTERA AND XXIst INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PLECOPTERA, 25-29 July 2022, North America, pagina 68. (online poster)
Terec Andrei Bogdan, Dénes Avar-Lehel, Keresztes Lujza: Chaoboridae of Romania (Diptera, Chaoboridae): integrative data detects a newgenus for the Carpathians: Mochlonyx Loew, 1844-, Biogeography of the Carpathians, 12-14 septembrie 2022, Praga, Republica Cehă. POSTER, pagina 85. (poster)
Dénes Anna, Dénes Avar-Lehel, Keresztes Lujza: Plecoptera (Insecta) from the Carpathians, Romania: barcoding dark taxa in a biodiversity hotspot from Europe -, Biogeography of the Carpathians, 12-14 septembrie 2022, Praga, Republica Cehă, pagina 23. (prezentare)
Keresztes Lujza, Dénes Avar-Lehel, Peter Manko, Szabó Emerencia, Romina Vaida: Mitochondrial DNA phylogeny of Palingenia longicauda (Olivier, 1791) (Insecta, Ephemeroptera) and its consequent taxonomic implocation-, Biogeography of the Carpathians, 12-14 septembrie 2022, Praga, Republica Cehă, pagina 29. (prezentare)
