environmental DNA (eDNA)
Ekosistem akuatik, terutama sungai, diakui sangat terdegradasi dalam hal keanekaragaman spesies dan fungsi ekologis. Tingkat penurunan keanekaragaman spesies di lingkungan air hampir dua kali lipat keanekaragaman terestrial atau darat. Menghadapi perkembangan tersebut, prioritas utama adalah meningkatkan skala dan frekuensi pengamatan keanekaragaman hayati perairan. Di antara indikator biologis lainnya, ikan adalah organisme yang memiliki nilai bagi masyarakat dibanding organisme akuatik lainnya. Namun, kemungkinan deteksi spesies dalam perairan cukup rendah dikarenakan kesulitan pengambilan sampel dan pemantauan populasi ikan secara kuantitatif merupakan kegiatan yang sulit dan mahal, terutama jika dilakukan di sungai-sungai besar.
Sejak diaplikasikan pertama kali untuk makroorganisme, environmental Deoxyribonucleic Acid (eDNA) menjadi metode non-invasif yang sangat potensial untuk meningkatkan pemantauan keanekaragaman hayati di lingkungan perairan. eDNA diartikan sebagai DNA yang diperoleh dari sampel lingkungan tanpa dilakukan isolasi sebelumnya dari jaringan organisme target dan merupakan jejak materi genetik yang ditumpahkan oleh semua organisme di habitatnya, yang dapat diambil langsung dari sampel lingkungan, termasuk tanah, udara, feses, dan air. eDNA yang berada di badan air dapat dikumpulkan, diisolasi, diperbanyak, dan diurutkan DNA-nya untuk mengungkapkan jejak genetik spesies air yang ditargetkan.
Studi environmental DNA (eDNA) spesifik spesies
Secara umum, aplikasi eDNA dapat dikategorikan menjadi dua strategi yang berbeda, yaitu mentargetkan satu spesies atau jenis tertentu atau menyasar keseluruhan komunitas suatu kelompok organisme tertentu, misalnya ikan, makro-invertebrata, atau plankton. Dibandingkan dengan analisis keselurahan komunitas menggunakan platform Next-Generation Sequencing (NGS) dalam eDNA metabarcoding, analisis eDNA spesifik spesies tertentu menghasilkan data kualitatif dan kuantitatif yang kemudian dapat digunakan untuk menetapkan distribusi ruang-waktu spesies tersebut. Analisis eDNA spesifik spesies biasanya menggunakan teknik quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) ataupun Droplet Digital PCR (ddPCR).
Uji qPCR spesifik spesies menggunakan DNA lingkungan (eDNA) adalah pengujian yang menjanjikan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif spesies target langsung dari sampel air. Untuk pengujian dengan teknik tersebut, standarisasi pengujian diperlukan untuk menghasilkan data yang reliable dan menghindari bias yang dikarenakan overestimasi maupun underestimasi. Estimasi limit of detection (LOD) dan limit of quantification (LOQ) adalah dua hal yang diperlukan dalam pengujian yang dikembangkan untuk eDNA.
Kami merancang primer spesifik spesies untuk empat spesies salmon (Oncorhynchus) yang menghuni perairan pesisir timur di sepanjang Semenanjung Korea, termasuk uji untuk dua spesies asli (Oncorhynchus keta dan O. masou) dan dua spesies introduksi (O. mykiss dan O. kisutch). LOD dan LOQ untuk empat pengujian qPCR masing-masing berkisar dari 4,11 hingga 10,38 copy number dan dari 30 hingga 81 copy number. Hal ini menunjukkan sensitivitas dan spesifisitas yang tinggi pada pengujian untuk keempat spesies tersebut.
Aplikasi lapang eDNA salmon di sungai Yangyangnamdae-Korea Selatan
Studi eDNA telah banyak dilakukan pada spesies salmon yang menghuni Pasifik Utara maupun Atlantik Utara, dan sedikit informasi yang ada mengenai spesies salmon di Semenanjung Korea. Survei rutin memberikan informasi penting untuk menetapkan strategi konservasi sumber daya salmon yang efektif. Sebagai alternatif dari survei ikan konvensional, yang mahal dan melelahkan, uji kuantitatif PCR (qPCR) yang telah kami kembangkan diaplikasikan pada Sungai Yangyangnamdae. Sungai ini merupakan sungai yang menjadi tujuan utama migrasi salmon untuk bertelur. Lebih dari 70% populasi salmon kembali ke perairan air tawar Korea melalui sungai ini mulai akhir September dan kebanyakan anaknnya akan kembali bermigrasi ke Laut Timur sebelum April. Selain itu, sungai ini juga terdapat Yangyang Inland Hatchery, yaitu pusat penetasan artifisial salmon di Korea Selatan.
Studi lapang menunjukkan di antara empat spesies salmon yang ditargetkan, konsentrasi eDNA O. keta meningkat lebih dari 60 kali lipat selama periode migrasi (November) dibandingkan dengan non-migrasi (Maret). Hal ini menunjukkan bahwa O. keta adalah spesies salmon utama yang bermigrasi melalui Sungai Yangyangnamdae. Sebaliknya, kami tidak mendeteksi perbedaan konsentrasi eDNA untuk tiga spesies salmon lainnya antara dua periode yang berbeda tersebut dan konsentrasi eDNA mereka juga relatif rendah dibandingkan dengan O. keta. Hal ini menunjukkan bahwa populasi tiga spesies tersebut sangat kecil dan tidak berubah sepanjang tahun. Secara keseluruhan, uji qPCR yang baru dikembangkan ini dapat digunakan sebagai alat pemantauan yang berguna untuk pengelolaan empat spesies salmon di perairan Korea, baik salmon asli ataupun introduksi.
Penulis: Muhammad Hilman Fu’adil Amin
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.mdpi.com/2079-7737/10/9/899/htm
Fu’adil Amin MH, Lee J-H, Kim AR, Kim J-K, Lee C-I, Kim H-W. Development of a Quantitative PCR Assay for Four Salmon Species Inhabiting the Yangyangnamdae River Using Environmental DNA. Biology. 2021; 10(9):899. https://doi.org/10.3390/biology10090899
