Пыльца злаков – основной аэроаллерген средней полосы России в летний период. Исследована возможность идентификации пыльцы злаков до уровня рода в образцах воздуха методом меташтрихкодирования. Отбор образцов воздуха проводился в июне 2021 года при помощи ловушки циклонного типа. Для метагеномного анализа были использованы ядерные маркеры ITS1, ITS2, и 5′-ETS, результаты анализа были сопоставлены с фенологическими наблюдениями. Анализ результатов секвенирования показал, что все маркерные последовательности показывают хорошее разрешение пыльцы злаков до рода и позволяют проводить качественную оценку состава образца. Наилучшие результаты чаще всего отмечались для маркеров ITS1 и ITS2, и, в меньшей степени, для 5′-ETS. Обсуждены несоответствия и их возможные причины между результатами метагеномного анализа и фенологическими наблюдениями. Показано, что использование пыльцевых ловушек с ограниченным временем отбора проб для решения задач мониторинга нецелесообразно.
2022. Т. 127. Вып. 5.
2022. Т. 127. Вып. 5.
Данные статьи
Description
DOI
Авторы:
Authors:
Ключевые слова:
Keywords:
Скачать pdf статьи:
Download the article:
Ссылка для цитирования:
For citation:
Идентификация пыльцы злаков в аэробиологических образцах методом меташтрихкодирования
References
- Банникова В.А. Цветение и опыление ежи сборной. В: Экология опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1975. С. 117–125.
- Банникова В.А. Цветение и опыление тимофеевки луговой В: Экология опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1980. С. 81–86.
- Егорова В.Н. Мятлик луговой / Биологическая флора Московской области. 1996. Вып. 12. С. 22–38.
- Климат Москвы (особенности климата большого города / Ред. Дмитриев А.А., Бессонова Н.П. Л., 1969. 324 с.
- Маевский П. Ф. Флора средней полосы европейской части России. 11-е изд. М.: КМК, 2014. 635 с.
- Николаевская Т.С., Каичева Т.Н. Особенности цветения и опыления овсяницы луговой под влиянием селекции. В: Эко-логия опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1980. С. 56–65.
- Пономарев А. П. Экология цветения и опыления злаков и люцерны // Ботанический журнал. 1954. Т. 39. № 5. С.706–720.
- Banchi E., Ametrano C. G., Tordoni E., Stanković D., Ongaro S., Tretiach M., & Lazzarin S. Environmental DNA assessment of airborne plant and fungal seasonal diversity // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 738. P. 140249.
- Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: A flexible trimmer for Illumina sequence data // Bioinforma-tics. 2014. Vol. 30. P. 2114–2120.
- Brennan G.L., Potter C., De Vere N., Griffith G.W., Skjøth C.A., Osborne N.J., & Creer S. Temperate airborne grass pollen defined by spatio-temporal shifts in community composition // Nature Ecology & Evolution. 2019. Vol. 3. N 5. P. 750–754.
- Campbell B. C., Al Kouba J., Timbrell V., Noor M. J., Massel K., Gilding E. K., … & Davies, J. M. Tracking seasonal changes in diversity of pollen allergen exposure: targeted metabarcoding of a subtropical aerobiome // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 747. 141189.
- D’Amato G., Cecchi L., Bonini S., Nunes C., Annesi-Maesano I., Behrendt H., Liccardi G., Popov T., Cauwenberge P.V. Allergenic Pollen and Pollen Allergy in Europe // Allergy. 2007. Vol. 62. P. 976–990.
- Galán C., Smith M., Thibaudon M., Frenguelli G., Oteros J., Gehrig R., Berger U., Clot B., Brandao R., EAS QC working group. Pollen monitoring: minimum requirements and reproducibility of analysis // Aerobiologia. 2014. Vol. 30. P. 385–395.
- García-Mozo H. Poaceae pollen as the leading aeroallergen worldwide: A review //Allergy. 2017. Vol. 72. N 12. P. 1849-1858.
- Ghitarrini S., Galán C., Frenguelli G., Tedeschini E. Phenological analysis of grasses (Poaceae) as a support for the dissection of their pollen season in Perugia (Central Italy) // Aerobiologia. 2017. Vol. 33. P. 1–11.
- Ghitarrini S., Pierboni E., Rondini C., Tedeschini E., Tovo G.R., Frenguelli G., Albertini E. New Biomolecular Tools for Aerobiolog-ical Monitoring: Identification of Major Allergenic Poaceae Species through Fast Real-Time PCR. Ecol. Evol. 2018, 8, 3996–4010.
- Keller A., Danner N., Grimmer G., Ankenbrand M., von der Ohe K., von der Ohe W., Steffan-Dewenter I. Evaluating multiplexed nextgeneration sequencing as a method in palynology for mixed pollen samples // Plant Biol. 2015. Vol.17. P. 558–566.
- Kraaijeveld K.; de Weger L.A.; García M.V., Buermans H.; Frank J.; Hiemstra P.S.; Dunnen J.T. Efficient and sensitive identifica-tion and quantification of airborne pollen using next-generation DNA sequencing // Mol. Ecol. Resour. 2015. Vol. 15. P. 8–16.
- Leontidou K.; Vernesi C., De Groeve J., Cristofolini F., Vokou D., Cristofori A. DNA metabarcoding of airborne pollen: new pro-tocols for improved taxonomic identification of environmental samples // Aerobiologia. 2018. Vol. 34. P. 63–74.
- Linneberg A., Dam Petersen K., Hahn-Pedersen J., Hammerby E., Serup-Hansen N., Boxall N. Burden of allergic respiratory dis-ease: a systematic review // Clinical and Molecular Allergy. 2016. Vol. 14. P. 1–14.
- Longhi S., Cristofori A., Gatto P., Cristofolini F., Gran-do M.S., Gottardini E. Biomolecular identification of allergenic pollen: a new perspective for aerobiological monitoring? // Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2009. Vol. 103. N 6. P. 508–514.
- Marcello A. Nuovi criteri per le osservazioni fenologiche // Nuovo Giornale Botanico Italiano. 1953. Vol. 42. P. 543–556.
- Meier U. Growth stages of mono-and dicotyledonous plants. BBCH Monograph. Blackwell Wissenschafts-Verlag, 1997. 204 p.
- Mohanty R. P., Buchheim M. A., Anderson J., Levetin E. Molecular analysis confirms the long-distance transport of Juniperus ashei pollen // PLoS One. 2017. Vol. 12. N 3. e0173465.
- Newson R.B., van Ree R., Forsberg B., Janson C., Lötvall J., Dahlen S.-E., Toskala E.M., Bælum J., Brozek G.M., Kasper L., Kow-alski M.L., Howarth P.H., Fokkens W.J., Bachert C., Keil T., Krämer U., Bislimov-ska J., Gjomarkaj M., Loureiro C., Burney P.G.J., Jarvis D. Geographical variation in the prevalence of sensitization to common aeroallergens in adults: the GA2LEN sur-vey // Allergy. 2014. Vol. 69. P. 643–651.
- Núñez A., Amo de Paz G., Rastrojo A., García A.M., Alcamí A., Gutiérrez-Bustillo A.M., Moreno D.A. Monitoring of airborne bi-ological particles in outdoor atmosphere. Part 2: Metagenomics applied to urban environments // International Microbiology. 2016. Vol. 19. P. 69–80.
- Omelchenko D.O., Krinitsina A.A., Kasianov A.S., Speranskaya A.S., Chesnokova O.V., Polevova S.V., Severova E.E. Assessment of ITS1, ITS2, 5′-ETS, and trnL-F DNA barcodes for metabarcoding of Poaceae pollen // Diversity. 2022. Vol. 14. Р. 191.
- Omelchenko D.O., Speranskaya A.S., Ayginin A.A., Khafizov K., Krinitsina A.A., Fedotova A.V., Pozdyshev D.V., Shtratnikova V.Y., Kupriyanova E.V., Shipulin G.A. et al. Improved protocols of ITS1-based metabarcoding and their application in the analysis of plant-containing products // Genes. 2019. Vol. 10. 122.
- PollenLibrary.com – Allergen and Botanic Reference Library. URL: https://www.pollenlibrary.com
- Polling M., Sin M., de Weger L.A., Speksnijder A.G., Koenders M.J., de Boer H., Gravendeel B. DNA metabarcoding using nrITS2 provides highly qualitative and quantitative results for airborne pollen monitoring // Science of the Total Environment. 2022. Vol. 806. Р. 150468.
- Severova E., Volkova O. Sampling height in aerobiological monitoring // 11th International Congress on Aerobiology. Programme & Abstract book. 2018. P. 74.
- Severova E., Volkova O. Variations and trends of Betula pollen seasons in Moscow (Russia) in relation to meteorological param-eters // Aerobiologia. 2017. Vol. 33. N 2. P. 253–264.
- Speranskaya A.S., Khafizov K., Ayginin A.A., Krinitsina A.A., Omelchenko D.O., Nilova M.V., Severova E.E., Samokhina E.N., Shipulin G.A., Logacheva M.D. Comparative analysis of Illumina and ion torrent high-throughput sequencing platforms for identification of plant components in herbal teas // Food Control. 2018. Vol. 93. P. 315–324.
- Traidl-Hoffmann C. Allergy — an environmental disease // Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz. 2017. Vol. 60. P. 584–591.
- Volkova O., Severova E. Poaceae pollen season and associations with meteorological parameters in Moscow, Russia, 1994–2016 //Aerobiologia. 2019. Vol. 35. P. 73–84.
Список литературы
- Банникова В.А. Цветение и опыление ежи сборной. В: Экология опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1975. С. 117–125.
- Банникова В.А. Цветение и опыление тимофеевки луговой В: Экология опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1980. С. 81–86.
- Егорова В.Н. Мятлик луговой / Биологическая флора Московской области. 1996. Вып. 12. С. 22–38.
- Климат Москвы (особенности климата большого города / Ред. Дмитриев А.А., Бессонова Н.П. Л., 1969. 324 с.
- Маевский П. Ф. Флора средней полосы европейской части России. 11-е изд. М.: КМК, 2014. 635 с.
- Николаевская Т.С., Каичева Т.Н. Особенности цветения и опыления овсяницы луговой под влиянием селекции. В: Эко-логия опыления: межвуз сб. науч.тр. Пермь, 1980. С. 56–65.
- Пономарев А. П. Экология цветения и опыления злаков и люцерны // Ботанический журнал. 1954. Т. 39. № 5. С.706–720.
- Banchi E., Ametrano C. G., Tordoni E., Stanković D., Ongaro S., Tretiach M., & Lazzarin S. Environmental DNA assessment of airborne plant and fungal seasonal diversity // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 738. P. 140249.
- Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: A flexible trimmer for Illumina sequence data // Bioinforma-tics. 2014. Vol. 30. P. 2114–2120.
- Brennan G.L., Potter C., De Vere N., Griffith G.W., Skjøth C.A., Osborne N.J., & Creer S. Temperate airborne grass pollen defined by spatio-temporal shifts in community composition // Nature Ecology & Evolution. 2019. Vol. 3. N 5. P. 750–754.
- Campbell B. C., Al Kouba J., Timbrell V., Noor M. J., Massel K., Gilding E. K., … & Davies, J. M. Tracking seasonal changes in diversity of pollen allergen exposure: targeted metabarcoding of a subtropical aerobiome // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 747. 141189.
- D’Amato G., Cecchi L., Bonini S., Nunes C., Annesi-Maesano I., Behrendt H., Liccardi G., Popov T., Cauwenberge P.V. Allergenic Pollen and Pollen Allergy in Europe // Allergy. 2007. Vol. 62. P. 976–990.
- Galán C., Smith M., Thibaudon M., Frenguelli G., Oteros J., Gehrig R., Berger U., Clot B., Brandao R., EAS QC working group. Pollen monitoring: minimum requirements and reproducibility of analysis // Aerobiologia. 2014. Vol. 30. P. 385–395.
- García-Mozo H. Poaceae pollen as the leading aeroallergen worldwide: A review //Allergy. 2017. Vol. 72. N 12. P. 1849-1858.
- Ghitarrini S., Galán C., Frenguelli G., Tedeschini E. Phenological analysis of grasses (Poaceae) as a support for the dissection of their pollen season in Perugia (Central Italy) // Aerobiologia. 2017. Vol. 33. P. 1–11.
- Ghitarrini S., Pierboni E., Rondini C., Tedeschini E., Tovo G.R., Frenguelli G., Albertini E. New Biomolecular Tools for Aerobiolog-ical Monitoring: Identification of Major Allergenic Poaceae Species through Fast Real-Time PCR. Ecol. Evol. 2018, 8, 3996–4010.
- Keller A., Danner N., Grimmer G., Ankenbrand M., von der Ohe K., von der Ohe W., Steffan-Dewenter I. Evaluating multiplexed nextgeneration sequencing as a method in palynology for mixed pollen samples // Plant Biol. 2015. Vol.17. P. 558–566.
- Kraaijeveld K.; de Weger L.A.; García M.V., Buermans H.; Frank J.; Hiemstra P.S.; Dunnen J.T. Efficient and sensitive identifica-tion and quantification of airborne pollen using next-generation DNA sequencing // Mol. Ecol. Resour. 2015. Vol. 15. P. 8–16.
- Leontidou K.; Vernesi C., De Groeve J., Cristofolini F., Vokou D., Cristofori A. DNA metabarcoding of airborne pollen: new pro-tocols for improved taxonomic identification of environmental samples // Aerobiologia. 2018. Vol. 34. P. 63–74.
- Linneberg A., Dam Petersen K., Hahn-Pedersen J., Hammerby E., Serup-Hansen N., Boxall N. Burden of allergic respiratory dis-ease: a systematic review // Clinical and Molecular Allergy. 2016. Vol. 14. P. 1–14.
- Longhi S., Cristofori A., Gatto P., Cristofolini F., Gran-do M.S., Gottardini E. Biomolecular identification of allergenic pollen: a new perspective for aerobiological monitoring? // Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2009. Vol. 103. N 6. P. 508–514.
- Marcello A. Nuovi criteri per le osservazioni fenologiche // Nuovo Giornale Botanico Italiano. 1953. Vol. 42. P. 543–556.
- Meier U. Growth stages of mono-and dicotyledonous plants. BBCH Monograph. Blackwell Wissenschafts-Verlag, 1997. 204 p.
- Mohanty R. P., Buchheim M. A., Anderson J., Levetin E. Molecular analysis confirms the long-distance transport of Juniperus ashei pollen // PLoS One. 2017. Vol. 12. N 3. e0173465.
- Newson R.B., van Ree R., Forsberg B., Janson C., Lötvall J., Dahlen S.-E., Toskala E.M., Bælum J., Brozek G.M., Kasper L., Kow-alski M.L., Howarth P.H., Fokkens W.J., Bachert C., Keil T., Krämer U., Bislimov-ska J., Gjomarkaj M., Loureiro C., Burney P.G.J., Jarvis D. Geographical variation in the prevalence of sensitization to common aeroallergens in adults: the GA2LEN sur-vey // Allergy. 2014. Vol. 69. P. 643–651.
- Núñez A., Amo de Paz G., Rastrojo A., García A.M., Alcamí A., Gutiérrez-Bustillo A.M., Moreno D.A. Monitoring of airborne bi-ological particles in outdoor atmosphere. Part 2: Metagenomics applied to urban environments // International Microbiology. 2016. Vol. 19. P. 69–80.
- Omelchenko D.O., Krinitsina A.A., Kasianov A.S., Speranskaya A.S., Chesnokova O.V., Polevova S.V., Severova E.E. Assessment of ITS1, ITS2, 5′-ETS, and trnL-F DNA barcodes for metabarcoding of Poaceae pollen // Diversity. 2022. Vol. 14. Р. 191.
- Omelchenko D.O., Speranskaya A.S., Ayginin A.A., Khafizov K., Krinitsina A.A., Fedotova A.V., Pozdyshev D.V., Shtratnikova V.Y., Kupriyanova E.V., Shipulin G.A. et al. Improved protocols of ITS1-based metabarcoding and their application in the analysis of plant-containing products // Genes. 2019. Vol. 10. 122.
- PollenLibrary.com – Allergen and Botanic Reference Library. URL: https://www.pollenlibrary.com
- Polling M., Sin M., de Weger L.A., Speksnijder A.G., Koenders M.J., de Boer H., Gravendeel B. DNA metabarcoding using nrITS2 provides highly qualitative and quantitative results for airborne pollen monitoring // Science of the Total Environment. 2022. Vol. 806. Р. 150468.
- Severova E., Volkova O. Sampling height in aerobiological monitoring // 11th International Congress on Aerobiology. Programme & Abstract book. 2018. P. 74.
- Severova E., Volkova O. Variations and trends of Betula pollen seasons in Moscow (Russia) in relation to meteorological param-eters // Aerobiologia. 2017. Vol. 33. N 2. P. 253–264.
- Speranskaya A.S., Khafizov K., Ayginin A.A., Krinitsina A.A., Omelchenko D.O., Nilova M.V., Severova E.E., Samokhina E.N., Shipulin G.A., Logacheva M.D. Comparative analysis of Illumina and ion torrent high-throughput sequencing platforms for identification of plant components in herbal teas // Food Control. 2018. Vol. 93. P. 315–324.
- Traidl-Hoffmann C. Allergy — an environmental disease // Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz. 2017. Vol. 60. P. 584–591.
- Volkova O., Severova E. Poaceae pollen season and associations with meteorological parameters in Moscow, Russia, 1994–2016 //Aerobiologia. 2019. Vol. 35. P. 73–84.