Abstract Although commercial kits are available for automated DNA extraction, ‘artisanal’ protocols are not. In this study, we present a silica‐based method that is sensitive, inexpensive and compliant with automation. The effectiveness of this protocol has now been tested on more than 5000 animal specimens with highly positive results.

Abstract Reliable recovery of the 5′ region of the cytochrome c oxidase 1 (COI) gene is critical for the ongoing effort to gather DNA barcodes for all fish species. In this study, we develop and test primer cocktails with a view towards increasing the efficiency of barcode recovery. Specifically, we evaluate the success of polymerase chain reaction amplification and the quality of resultant sequences using three primer cocktails on DNA extracts from representatives of 94 fish families. Our results show that M13‐tailed primer cocktails are more effective than conventional degenerate primers, allowing barcode work on taxonomically diverse samples to be carried out in a high‐throughput fashion.

Abstract Background Traditional biomonitoring approaches have delivered a basic understanding of biodiversity, but they cannot support the large-scale assessments required to manage and protect entire ecosystems. This study employed DNA metabarcoding to assess spatial and temporal variation in species richness and diversity in arthropod communities from 52 protected areas spanning three Canadian ecoregions. Results This study revealed the presence of 26,263 arthropod species in the three ecoregions and indicated that at least another 3,000–5,000 await detection. Results further demonstrate that communities are more similar within than between ecoregions, even after controlling for geographical distance. Overall α-diversity declined from east to west, reflecting a gradient in habitat disturbance. Shifts in species composition were high at every site with turnover greater than nestedness, suggesting the presence of many transient species. Conclusions Differences in species composition among their arthropod communities confirm that ecoregions are a useful synoptic for biogeographic patterns and for structuring conservation efforts. The present results also demonstrate that metabarcoding enables large-scale monitoring of shifts in species composition, making it possible to move beyond the biomass measurements that have been the key metric employed in prior efforts to track change in arthropod communities.

Abstract Environmental DNA (eDNA) is an effective approach for detecting vertebrates and plants, especially in aquatic ecosystems, but prior studies have largely examined eDNA in cool temperate settings. By contrast, this study employs eDNA to survey the fish fauna in tropical Lake Bacalar (Mexico) with the additional goal of assessing the possible presence of invasive fishes, such as Amazon sailfin catfish. Sediment and water samples were collected from eight stations in Lake Bacalar on three occasions over a 4-month interval. Each sample was stored in the presence or absence of lysis buffer to compare eDNA recovery. Short fragments (184-187 bp) of the cytochrome c oxidase I (COI) gene were amplified using fusion primers and then sequenced on Ion Torrent PGM and S5 before their source species were determined using a custom reference sequence database constructed on BOLD. In total, eDNA sequences were recovered from 75 species of vertebrates including 47 fishes, 15 birds, 7 mammals, 5 reptiles, and 1 amphibian. Although all species are known from this region, 6 fish species represent new records for the study area, while 2 require verification. Sequences for five species (2 birds, 2 mammals, 1 reptile) were only detected from sediments, while sequences from 52 species were only recovered from water. Because DNA from the Amazon sailfin catfish was not detected, we used a mock eDNA experiment to confirm our methods were appropriate for its detection. We developed protocols that enabled the recovery of eDNA from tropical oligotrophic aquatic ecosystems, and confirmed their effectiveness in detecting diverse species of vertebrates including an invasive species of Amazon catfish.

ABSTRACT The severe acute respiratory syndrome virus, SARS-CoV-2 (hereafter COVID-19), rapidly achieved global pandemic status, provoking large-scale screening programs in many nations. Their activation makes it imperative to identify methods that can deliver a diagnostic result at low cost. This paper describes an approach which employs sequence variation in the gene coding for its envelope protein as the basis for a scalable, inexpensive test for COVID-19. It achieves this by coupling a simple RNA extraction protocol with low-volume RT-PCR, followed by E-Gel screening and sequencing on high-throughput platforms to analyze 10,000 samples in a run. Slight modifications to the protocol could support screening programs for other known viruses and for viral discovery. Just as the $1,000 genome is transforming medicine, a $1 diagnostic test for viral and bacterial pathogens would represent a major advance for public health.

Novel methods for sampling and characterizing biodiversity hold great promise for re-evaluating patterns of life across the planet. The sampling of airborne spores with a cyclone sampler, and the sequencing of their DNA, have been suggested as an efficient and well-calibrated tool for surveying fungal diversity across various environments. Here we present data originating from the Global Spore Sampling Project, comprising 2,768 samples collected during two years at 47 outdoor locations across the world. Each sample represents fungal DNA extracted from 24 m

Abstract Understanding roosting behaviour is essential to bat conservation and biomonitoring, often providing the most accurate methods of assessing population size and health. However, roosts can be challenging to survey. Roosts can be physically impossible to access or present risks for researchers and disturbance during monitoring can disrupt natural bat behaviour and present material risks to the population e.g. disrupting hibernation cycles. One solution to this is the use of non-invasive monitoring approaches. Environmental (e)DNA has proven especially effective at detecting rare and elusive species particularly in hard-to-reach locations. It has recently been demonstrated that eDNA is carried in air and, when collected in semi-confined spaces can provide remarkably accurate profiles of biodiversity, even in complex tropical communities. In this study we deploy novel airborne eDNA collection for air for the first time in a natural setting and use this approach to survey difficult to access potential roosts in the neotropics. Using airborne eDNA we confirmed the presence of bats in 9 out of 12 roosts. The identified species matched previous historical records of roost use obtained from photographic and live capture methods demonstrating the utility of this approach. We also detected the presence of the white-winged vampire bat ( Diaemus youngi ) which had never been confirmed in the area but was long suspected. In addition to the bats, we also detected several non-bat vertebrates, including the big-eared climbing rat ( Ototylomys phyllotis ), which has previously been observed in and around bat roosts. We also detected eDNA from other local species known to be in the vicinity. Using airborne eDNA to detect new roosts and monitor known populations, particularly when species turnover is rapid, could maximize efficiency for surveyors while minimizing disturbance to the animals. This study presents the first applied use of airborne eDNA collection for ecological analysis and demonstrates a clear utility for this technology in the wild.

Abstract Fungi are among the most diverse and ecologically important kingdoms in life. However, the distributional ranges of fungi remain largely unknown as do the ecological mechanisms that shape their distributions 1,2 . To provide an integrated view of the spatial and seasonal dynamics of fungi, we implemented a globally distributed standardized aerial sampling of fungal spores 3 . The vast majority of operational taxonomic units were detected within only one climatic zone, and the spatiotemporal patterns of species richness and community composition were mostly explained by annual mean air temperature. Tropical regions hosted the highest fungal diversity except for lichenized, ericoid mycorrhizal and ectomycorrhizal fungi, which reached their peak diversity in temperate regions. The sensitivity in climatic responses was associated with phylogenetic relatedness, suggesting that large-scale distributions of some fungal groups are partially constrained by their ancestral niche. There was a strong phylogenetic signal in seasonal sensitivity, suggesting that some groups of fungi have retained their ancestral trait of sporulating for only a short period. Overall, our results show that the hyperdiverse kingdom of fungi follows globally highly predictable spatial and temporal dynamics, with seasonality in both species richness and community composition increasing with latitude. Our study reports patterns resembling those described for other major groups of organisms, thus making a major contribution to the long-standing debate on whether organisms with a microbial lifestyle follow the global biodiversity paradigms known for macroorganisms 4,5 .

The reliable taxonomic identification of organisms through DNA sequence data requires a well parameterized library of curated reference sequences. However, it is estimated that just 15% of described animal species are represented in public sequence repositories. To begin to address this deficiency, we provide DNA barcodes for 1,500,003 animal specimens collected from 23 terrestrial and aquatic ecozones at sites across Canada, a nation that comprises 7% of the planet's land surface. In total, 14 phyla, 43 classes, 163 orders, 1123 families, 6186 genera, and 64,264 Barcode Index Numbers (BINs; a proxy for species) are represented. Species-level taxonomy was available for 38% of the specimens, but higher proportions were assigned to a genus (69.5%) and a family (99.9%). Voucher specimens and DNA extracts are archived at the Centre for Biodiversity Genomics where they are available for further research. The corresponding sequence and taxonomic data can be accessed through the Barcode of Life Data System, GenBank, the Global Biodiversity Information Facility, and the Global Genome Biodiversity Network Data Portal.

DNA metabarcoding is an attractive approach for monitoring biodiversity. However, it is subject to biases that often impede detection of all species in a sample. In particular, the proportion of sequences recovered from each species depends on its biomass, mitome copy number, and primer set employed for PCR. To examine these variables, we constructed a mock community of terrestrial arthropods comprised of 374 BINs, a species proxy. We used this community to examine how species recovery was impacted when amplicon pools were constructed in four ways. The first two protocols involved the construction of bulk DNA extracts from different body partitions (Bulk Abdomen, Bulk Leg). The other protocols involved the production of DNA extracts from single legs which were then merged prior to PCR (Composite Leg) or PCR-amplified separately (Single Leg) and then pooled. The amplicon generated by these four treatments were then sequenced on three platforms (Illumina MiSeq, Ion Torrent PGM and Ion Torrent S5). The choice of sequencing platform did not substantially influence species recovery, other variables did. As expected, the best recovery was obtained from the Single Leg treatment, but the Bulk Abdomen produced a more uniform read abundance than the Bulk Leg or Composite Leg samples. Primer choice also influenced species recovery. Our results reveal how variation in protocols can have substantive impacts on perceived diversity unless sequencing coverage is sufficient to reach an asymptote. Although metabarcoding is a powerful approach, further optimization of analytical protocols is crucial to obtain reproducible results and increase its cost-effectiveness.