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Biological identifications through DNA barcodes: the case of the Crustacea

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Abstract:

The ability of a 650 base pair section of the mitochondrial cytochrome c oxidase I (COI) gene to provide species-level identifications has been demonstrated for large taxonomic assemblages of animals such as insects, birds, and fishes, but not for the subphylum Crustacea, one of the most diverse groups of arthropods. In this study, we test the ability of COI to provide identifications in this group, examining two disparate levels in the taxonomic hierarchy — orders and species. The first phase of our study involved the development of a sequence profile for 23 dominant crustacean orders, based upon the analysis of 150 species, each belonging to a different family. The COI amino acid data placed these taxa into cohesive assemblages whose membership coincided with currently accepted boundaries at the order, superorder, and subclass levels. Species-level resolution was subsequently examined in an assemblage of Decapoda and in representatives of the genera Daphnia (Cladocera) and Gammarus (Amphipoda). These studies revealed that levels of nucleotide sequence divergence were from 19 to 48 times greater between congeneric species than between individuals of a species. We conclude that sequence variation in the COI barcode region will be very effective for discriminating species of Crustacea.

Il a été démontré que l'utilisation d'une section de 650 paires de bases du gène mitochondrial de la cyto chrome c oxydase I (COI) permet de faire des identifications au niveau spécifique de grands ensembles taxonomiques d'animaux tels que les insectes, les oiseaux et les poissons, mais pas encore dans le sous-phylum des crustacés, l'un des groupes les plus diversifiés d'arthropodes. Nous testons dans notre étude le potentiel de l'utilisation de COI pour faire des identifications dans ce groupe en examinant deux niveaux disparates de la hiérarchie taxonomique — les ordres et les espèces. La première phase de notre recherche consiste en l'établissement de profils de séquences pour 23 des ordres principaux de crustacés, d'après l'analyse de 150 espèces, appartenant chacune à une famille différente. Les données sur les acides aminés de COI permettent de placer ces taxons en ensembles cohésifs dont la composition coïncide avec les frontières couramment acceptées aux niveaux de l'ordre, du super-ordre et de la sous-classe. Nous avons ensuite étudié la détermination au niveau spécifique chez un ensemble de décapodes et chez des représentants des genres Daphnia (Cladocera) et Gammarus (Amphipoda). Ces études révèlent que les niveaux de divergence des séquences de nucléotides sont de 19 à 48 fois plus importants entre les espèces d'un même genre qu'entre les individus d'une même espèce. Nous concluons que la variation des séquences dans la région du code-barre de COI devrait permettre de séparer de façon très efficace les espèces de crustacés.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2007

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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