Freshwater biomonitoring programmes routinely sample aquatic macroinvertebrates. These samples are time-consuming to collect, as well as challenging and costly to identify reliably genus or species. Environmental DNA (eDNA) metabarcoding has emerged as a surrogate to traditional collection techniques and has been used in whole-community approaches across several taxa and ecosystems. However, the usefulness of eDNA-based detection of freshwater macroinvertebrates has not been extensively explored. Few studies have directly compared bulk sample and eDNA metabarcoding at a local scale to assess how effective each method is at characterizing aquatic macroinvertebrate communities. Here, we collected both eDNA and kicknet samples at the same sample transect locations across nine different streams in southern Ontario, Canada. We observed minimal overlap in community composition between these paired samples. Bulk tissue metabarcoding resulted in a greater proportion of sequences belonging to metazoan taxa (over 99%) than eDNA (12%) and had higher OTU richness for macroinvertebrate taxa. We suggest that degenerate primers are not effective for eDNA metabarcoding due to the high degree of nontarget amplification and subsequently low yield of target DNA. While both bulk sample and eDNA metabarcoding had the power to detect differences between stream communities, eDNA did not represent local communities. Bulk tissue metabarcoding thus provides a more accurate representation of local stream macroinvertebrate communities and is the preferred method if smaller-scale spatial resolution is an important factor in data analyses.

中文翻译：

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使用 eDNA 评估河流大型无脊椎动物群落与基于组织的元条形码不一致

淡水生物监测程序通常对水生大型无脊椎动物进行采样。这些样本收集起来非常耗时，而且要可靠地识别属或种既具有挑战性又成本高昂。环境 DNA (eDNA) 元条形码已成为传统收集技术的替代品，并已用于多个分类群和生态系统的全社区方法。然而，基于 eDNA 的淡水大型无脊椎动物检测的有用性尚未得到广泛探索。很少有研究在局部范围内直接比较批量样本和 eDNA 元条形码，以评估每种方法在表征水生大型无脊椎动物群落方面的有效性。在这里，我们在加拿大安大略省南部九个不同河流的相同样本横断面位置收集了 eDNA 和 kicknet 样本。我们观察到这些配对样本之间群落组成的重叠最小。大块组织元条形码导致属于后生动物类群的序列比例（超过 99%）比 eDNA（12%）更大，并且对大型无脊椎动物类群具有更高的 OTU 丰富度。我们认为简并引物对 eDNA 宏条形码无效，因为非目标扩增的程度很高，随后目标 DNA 的产量很低。虽然批量样本和 eDNA 元条形码都有能力检测流社区之间的差异，但 eDNA 并不代表当地社区。因此，大块组织元条形码可以更准确地表示本地流大型无脊椎动物群落，如果小尺度空间分辨率是数据分析中的一个重要因素，则它是首选方法。大块组织元条形码导致属于后生动物类群的序列比例（超过 99%）比 eDNA（12%）更大，并且对大型无脊椎动物类群具有更高的 OTU 丰富度。我们认为简并引物对 eDNA 宏条形码无效，因为非目标扩增的程度很高，随后目标 DNA 的产量很低。虽然批量样本和 eDNA 元条形码都能够检测流社区之间的差异，但 eDNA 并不代表当地社区。因此，大块组织元条形码可以更准确地表示本地流大型无脊椎动物群落，如果小尺度空间分辨率是数据分析中的一个重要因素，则它是首选方法。大块组织元条形码导致属于后生动物类群的序列比例（超过 99%）比 eDNA（12%）更大，并且对大型无脊椎动物类群具有更高的 OTU 丰富度。我们认为简并引物对 eDNA 宏条形码无效，因为非目标扩增的程度很高，随后目标 DNA 的产量很低。虽然批量样本和 eDNA 元条形码都能够检测流社区之间的差异，但 eDNA 并不代表当地社区。因此，大块组织元条形码可以更准确地表示本地流大型无脊椎动物群落，如果小尺度空间分辨率是数据分析中的一个重要因素，则它是首选方法。