Otimizando a metabarcodagem de insetos usando comunidades simuladas replicadas

1: A metabarcodagem (sequenciamento de alta capacidade de amplicons de genes marcadores) surgiu como um método promissor e custo-efetivo para caracterizar amostras de comunidades de insetos. No entanto, a metodologia varia muito entre os estudos e seu desempenho não foi avaliado sistematicamente até o momento. Em particular, não está claro quão precisamente a metabarcodagem pode resolver comunidades de espécies em termos de presença-ausência, abundâncias e biomassa. 2: Aqui, usamos experimentos com comunidades simuladas e um modelo probabilístico simples para avaliar o efeito de diferentes protocolos de extração de DNA no desempenho da metabarcodagem. Especificamente, fazemos quatro perguntas: (P1) Quão consistentes são os perfis de comunidade recuperados entre comunidades simuladas replicadas?; (P2) Como a escolha do tampão de lisado afeta a recuperação da comunidade original?; (P3) Como as estimativas comunitárias são afetadas por diferentes tempos de lisado e homogeneização?; e (P4) É possível obter estimativas adequadas de abundância de espécies através do uso de spike-ins biológicos? 3: Mostramos que as estimativas são bastante variáveis entre os replicados da comunidade. Em geral, um protocolo de lisado leve é melhor na reconstrução de listas de espécies e contagens aproximadas, enquanto a homogeneização é melhor na recuperação da composição da biomassa. Insetos pequenos têm maior probabilidade de serem detectados em lisados, enquanto algumas espécies mais resistentes requerem homogeneização para serem detectadas. Os resultados são menos consistentes entre replicados biológicos para lisados do que para homogeneizados. Algumas espécies estão associadas a um forte viés de amplificação por PCR, o que complica a reconstrução de contagens de espécies. No entanto, com dados de spike-in adequados, a abundância de espécies pode ser determinada com aproximadamente 40% de erro padrão para homogeneizados e com cerca de 50% de erro padrão para lisados, em condições ideais. No último caso, no entanto, isso muitas vezes requer dados de referência específicos da espécie, enquanto os dados de spike-in se generalizam melhor entre as espécies para homogeneizados. 4: Concluímos que uma abordagem de lisado leve e não destrutiva mostra a maior promessa para a descrição de presença/ausência da comunidade, permitindo também trabalhos morfológicos ou moleculares futuros sobre o material. No entanto, os protocolos de homogeneização apresentam melhor desempenho para caracterizar a composição da comunidade, em particular em termos de biomassa.