Biologiske samlinger
- en gullgruve for forskning!
Mika Bendiksby
27 jan 2014
Outline
Hva er biologiske samlinger?
 Hvorfor/hvordan nyttige for forskning?
 Fremtidens biologiske samlinger!

Trondheim Herbarium (TRH)






Karplanter (255k)
Moser (130k)
Lav (26k)
Sopp (15k)
Alger (8k – 541 types!)
ColdGene
Ikke kun herbarie belegg!
Andre samlinger ved TRH:
- krysslistearkiv
- vegetasjonsøkologiske data
- vegetasjonshistorisk arkiv
- artsdata fra dagbøker/notater
Ikke kun herbarie belegg!
Herbarium

Den viktigste samling av floraverker:






Norge: Lids flora
Flora Nordica
Flora Europaeae
Flora Sibirica
Flora of Tropical East Africa
Osv!
Hvorfor bruke samlingene i forskningen?





DNA-strekkodings referanse
Samlingene kan holde det du ikke fant da du var i felt…
...og de du ikke visste du ville komme til å trenge!
Materialet du trenger kan være truet og kanskje allerede rødlistet
…eller i værste fall allerede utryddet!
Hvorfor bruke samlingene i forskningen?

Økonomisk verdi:



Fjerne nødvendigheten av kostbart, tid-krevende (og
noen ganger farlig) feltarbeide
Fjerner sløsingen ved duplisering og overflødighet
Lønnsomheten vil stige ettersom samlingene blir
digitalisert og gjort tilgjengelige på nett
Herbarium collections

The Norwegian Flora atlas (vol 4: ca. 163.000 funn fra herbarier/krysslister)
Erica tetralix Klokkelyng
Distribution Erica tetralix
(Fægri 1960).
Distribution based on herbarium
data (Pedersen, unpubl.)
Herbarium collections

The Norwegian Flora atlas (vol 4: ca. 163.000 funn fra herbarier/krysslister)
Erica tetralix Klokkelyng
Distribution Erica tetralix
(Fægri 1960).
Distribution based on herbarium
data (Pedersen, unpubl.)
Atlas Florae Europeae
 Data
ekstrahert fra
karplantesamlinger
Distribution of Neslia paniculata (Finkefrø)
• Mål: Utforske potensialet til
herbariums data for å
modellere og predikere sopparters utbredelser
• Hypotese: Temperatur er den
mest bestemmende abiotisk
faktor for regional utbredelse
av ‘macrofungi’
Marasmius siccus
Amanita phalloides
• Materialer:
• 1020 herbariums belegg;
• Ni arter av ‘macrofungi’;
• 75 miljø-prediktorvariabler;
5 · 5-km grid over hele
Norge.
Marasmius siccus
• Metode: GLM, Maxent
(identifisere variabler og
predikere utbredelser)
Amanita phalloides
Konklusjoner:
• Temperatur er en
nøkkel faktor!
• Kombinasjonen
av herbariedata,
GLM og Maxent
er en fruktbar
tilnærming til
biogeografi
Marasmius siccus
Amanita phalloides
Blir samlinger brukt i forskningen?
(From Suarez & Tsutsui 2004)
Forskning på
forurensning 1
The Natural History
Museum of Sweden:
 Høyere konsentrasjon
av bly i fugler fra 1940
og 1950  et resultat
av industrialiseringen
(Berg et al. 1966)
National Museum of Natural
History (Smithsonian Institution)
Photograph: Chip Clark
Forskning på
forurensning 2


Data: Eggeskalltykkelse
gjennom tidene fra 1880
til 1967
Avdekket sammenheng
mellom ‘chlorinated’
hydrokarboner i DDT og
nedgangen i fuglearter
(Ratcliffe 1967, Hickey and Anderson 1968).
National Museum of Natural History
(Smithsonian Institution). Phot: Chip Clark

Mål: Teste kvaliteten på fenologi data fra herbarier

Metode: sammenlikne informasjon fra herbarier med to uavhengige
fenologidataset samlet i felt.

Konklusjon: Herbarier er pålitelige og representerer en tidsbesparende data ressurs for komparative fenologistudier, og tillater
studier på stor fylogenetisk og geografisk skala som ellers ville være
umulig.
Hyp: Klima påvirker
blomstringstid for
Cypripedium acaule
Materialer: daterte
fotografier og herbariebelegg
Methoder: statistikk…..
Cypripedium acaule
Resultater:
 Blomstringstid
forskjøvet med 0.42 og
0.59 dager per tiår.
 Bomstring fremskyldet
med igjennomsnittlig ca.
4 dager for hver 1 °C
økning
Cypripedium acaule

Hyp: Klima påvirker fruktifisering hos sopp

Materialer: 746,297 daterte og koordinatfestede soppbelegg av 486 høst-sopparter

Methoder: komplisert statistikk……….

Hovedkonklusjon: Den
gjennomsnittlige årlige
fruktifiseringsdag hos høstsoppene har blitt senere i
alle land
Samlings basert
280 belegg
3 plastid gener
suksess
Antall individer
DNA fra arkivert biologisk materiale
Alder
Alder
Predikert forhold mellom
sekvenserings-suksess og alder på
materialet
DNA from museum collections
suksess
Antall individer
?
Alder
Alder
Predikert forhold mellom
sekvenserings-suksess og alder på
materialet
Museomics
Materialer og metoder:
 NGS metoder anvendelig for fragmentert DNA
 Multiplex og ‘paired-end’ Illumina tilnærming
 Referanse basert ‘assembly’ tilnærming
 Tørke-preserverte planter, sopp og insekts-belegg (<115 år gamle)




NGS og ‘targeted DNA
capture’
92 mitokondrielle
genomer
Alder opp til 117 år
Evolusjonært slektskap
og divergenstider
+

Hyp1: Raskt evolusjonært
potensial i oomycetpatogenet Phytophthora
infestans

Aim: Understand the
nature of temporal
genomic change in
introduced P. infestans

Hyp2: Introduksjon fra NW
kilde 'of limited genetic

Method: Shotgun
sequenced five 19th
century specimens
diversity'


Distinct genotypes in
historical Europe
Differences in infection
related genes
DNA from museum collections
2012
2012



Integrative taxonomy
Molecular techniques
Flow cytometry
2012



Integrative taxonomy
Molecular techniques
Flow cytometry




Cost < benefit
Duty to optimize our
activities
Silica-dried leaf vs
DNA-bank
Databases to preserve
the link
Litteratur




Berenbaum MR,Zangerl AR. 1998. Chemical phenotype matching
between a plant and its insect herbivore. Proceedings of the National
Academy of Sciences 95: 13743–13748.
Berg W, Johnels A, Sjostrand B, Westermark T. 1966 Mercury
concentration in feathers of Swedish birds from the past 100 years.
Oikos 17: 71-83.
Pedersen O. 2002. What has accumulated in the public vascular plant
herbaria? Blyttia 60: 103-116.
Suarez AV & Tsutsui, ND 2004. The value of Museum Collections for
Research and Society. Bioscience 54: 66-74
Pictures: If not from publications
referred to, they are my own or
borrowed from the internet.
Thanks!