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古典的な形態学、mtDNAバーコーディング、MALDI-TOF MSタンパク質プロファイリングを用いた地中海カリコイデスの分類学の近代化に向けて
Towards modernizing the taxonomy of Mediterranean Culicoides using classical morphology, mtDNA barcoding, and MALDI-TOF MS protein profiling.
PMID: 32659282 DOI: 10.1016/j.actatropica.2020.105628.
抄録
Culicoides biting midges (Diptera: Ceratopogonidae) は、小型（1～3 mm）の血食性ハエのグループで、獣医学的に重要な病原体の生物学的ベクターとしての役割を果たしていることで知られています。イスラエルの国家的な動物病サーベイランスプログラムの主な目的は、アルボウイルススクリーニングのためにCulicoidesを含む野外で捕獲された生きた昆虫を迅速に選別・同定できるようにすることである。この探索的研究では、イスラエルで一般的に家畜を襲う10種のCulicoidesの個体を対象に、古典的形態学、DNAバーコーディング、MALDI-TOF MSの3つの同定方法を同時に適用した。3つの方法の長所と短所を比較し、評価した。本質的には、CO1バーコーディングとMALDI-TOF MSの結果は、古典的な形態学の結果と密接に一致していた。さらに、より高いレベルで、認識されている亜属と強く一致し、再構成された系統では、10種の種は、複数のより深い枝分かれした単系統のクラッドに合体していた。しかし、分子プロファイリングとタンパク質プロファイリングの結果にはいくつかの不一致が見られ、分類学的な意義の評価が困難であることが判明した。この困難さは、境界線上のカットオフ値や類似度指標を用いた方法が分類学的支援として使用されている場合、明確な種の限界を確立することがいかに困難であるかを浮き彫りにしている。また、複数の3つの方法によるアプローチの欠点として、GenBankとBOLDデータベースの種レベルの堆積物のかなりの割合が誤同定されており、得られた形態学的・分子学的結果の構造的な比較と解釈が妨げられていることが挙げられます。イスラエルのCulicoidesチェックリストのマイナーな変更を含め、地中海盆地における様々な食用ミミズ群集の未解決の分類学の側面について、適用された方法に照らし合わせて議論する。その結果、古典的な形態学が提供する外部環境（または種のニッチ）への直接アクセスは、分子やタンパク質のプロファイリング結果の完全かつ正確な解釈（および適用）に不可欠であることが明らかになった。将来のキュリコイデスの分類学は完全に統合的なものとなるべきであり、その間に現代の方法論の進歩を同化させることで、260年に及ぶリンネ時代に築かれた形態学の基礎を弱めるのではなく、むしろ強化していくべきである。
Culicoides biting midges (Diptera: Ceratopogonidae) are a highly successful group of small (1-3 mm) hematophagous flies, infamous for the role they play as biological vectors for numerous pathogens of veterinary significance. The principal aim of the national animal disease surveillance program of Israel is to be able to rapidly sort and identify live field-captured insects including Culicoides for arbovirus screening. In this exploratory study, three identification methods-classical morphology, DNA barcoding, and MALDI-TOF MS-were applied simultaneously to individuals of 10 Culicoides species that commonly attack livestock in Israel. The strengths and limitations of the three methods are compared and evaluated. In essence, the CO1 barcoding and MALDI-TOF MS results closely matched those of classical morphology. Furthermore, at a higher level and in strong accordance with recognized subgenera, the 10 species, in the reconstructed phylogenies, coalesced into multiple deeper-branched monophyletic clades. However, some discrepancies between the molecular and protein profiling results did occur and proved difficult to assess in terms of taxonomic significance. This difficulty underscores how tricky it is to establish clear species limits when methods involving borderline cutoff values and similarity indices are used as a taxonomic aid. An added shortcoming of the pluralistic triple-method approach is that a significant percentage of the species-level depositions in the GenBank and BOLD databases are misidentified, hindering structured comparison and interpretation of the morphological and molecular results obtained. Aspects of the unresolved taxonomy of various biting midge assemblages within the Mediterranean basin, including minor changes to the Israeli Culicoides checklist, are discussed in light of the methods applied. It is observed that the direct access that classical morphology provides to the external environment (or species niche) is indispensable to the full and correct interpretation (and application) of concomitant molecular and protein profiling results. The Culicoides taxonomy of the future ought to be fully integrative, during which the assimilation of modern methodological advances should strengthen-rather than undermine-the morphological foundations laid down during the 260-year Linnaean epoch.
Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.