Applying a ribosomal DNA sequence "barcode" to assess nematode biodiversity in a Costa Rican rainforest preserve.

Abstract

Comparisons of nematode communities among ecosystems have indicated that, unlike many organisms, nematode communities have less diversity in the tropics than in temperate ecosystems. There are, however, few studies of tropical nematode diversity on which to base conclusions of global patterns of diversity. This study reports an attempt to estimate nematode diversity in the lowland tropical rainforest of La Selva Biological Research Station in Costa Rica. We suggest one reason that previous estimates of tropical nematode diversity were low is because habitats above the mineral soil are seldom sampled. As much as 62% of the overall genetic diversity, measured by an 18S ribosomal barcode, existed in litter and understorey habitats and not in soil. A maximum-likelihood tree of arcodes from 360 indi vidual nematodes indicated most major terrestrial nematode lineages were represented in the samples. Estimated ‘species’ richness ranged from 464 to 502 within the four 40 × 40 m plots. Directed sampling of insects and their associated nematodes produced a second set of barcodes that were not recovered by habitat sampling, yet may constitute a major class of tropical nematode diversity. While the generation of novel nematode barcodes proved relatively easy, their identity remains obscure due to deficiencies in existing taxonomic databases. Specimens of Criconematina, a monophyletic group of soil-dwelling plant parasitic nematodes were examined in detail to assess the steps necessary for associating barcodes with nominal species. Our results highlight the difficulties associated with studying poorly understood organisms in an understudied ecosystem using a destructive (i.e. barcode) sampling method.Las comparaciones de comunidades de nematodos entre ecosistemas han indicado que, a diferencia de muchos organismos, las comunidades de nematodos tienen menor diversidad en los trópicos que en los ecosistemas templados. Sin embargo, existen pocos estudios sobre la diversidad de nematodos tropicales en los que basar conclusiones sobre patrones globales de diversidad. Este estudio informa un intento de estimar la diversidad de nematodos en la selva tropical de tierras bajas de la Estación de Investigación Biológica La Selva en Costa Rica. Sugerimos que una razón por la que las estimaciones previas de la diversidad de nematodos tropicales fueron bajas es porque los hábitats por encima del suelo mineral rara vez se muestrean. Hasta el 62% de la diversidad genética total, medida mediante un código de barras ribosomal 18S, existía en la hojarasca y los hábitats del sotobosque y no en el suelo. Un árbol de máxima verosimilitud de arcodes de 360 ​​nematodos individuales indicó que la mayoría de los principales linajes de nematodos terrestres estaban representados en las muestras. La riqueza estimada de "especies" varió de 464 a 502 dentro de las cuatro parcelas de 40 × 40 m. El muestreo dirigido de insectos y sus nematodos asociados produjo un segundo conjunto de códigos de barras que no se recuperaron mediante el muestreo de hábitat, pero que podrían constituir una clase importante de diversidad de nematodos tropicales. Si bien la generación de nuevos códigos de barras de nematodos resultó relativamente fácil, su identidad sigue siendo incierta debido a deficiencias en las bases de datos taxonómicas existentes. Se examinaron en detalle especímenes de Criconematina, un grupo monofilético de nematodos fitoparásitos que habitan en el suelo, para evaluar los pasos necesarios para asociar códigos de barras con especies nominales. Nuestros resultados resaltan las dificultades asociadas con el estudio de organismos poco conocidos en un ecosistema poco estudiado utilizando un método de muestreo destructivo (es decir, de códigos de barras).