DNA barcoding, species-specific PCR and real-time PCR techniques for the identification of six Tribolium pests of stored products

Abstract

Flour beetles of the genus Tribolium Macleay (Coleoptera: Tenebrionidae) are important stored product pests in China and worldwide. They are often found or are intercepted in grain depots, flour mills, and entry-exit ports, etc. Traditionally, Tribolium species are identified according to the morphological characteristics of the adult. However, it is almost impossible to rapidly identify adult fragments and non-adult stages based on external morphological characteristics. Molecular techniques for the rapid and accurate identification of Tribolium species are required, particularly for pest monitoring and the quarantine of stored products pests. Here, we establish DNA barcoding, species-specific PCR, and real-time PCR techniques for the identification of six stored-product pest Tribolium species including T. castaneum, T. confusum, T. destructor, T. madens, T. freemani and T. brevicornis. We detected the mitochondrial DNA cytochrome oxidase subunit I (COI) barcodes for Tribolium from 18 geographic populations and 101 individuals, built a Tribolium DNA barcode library, and designed species-specific primers and TaqMan probes for the above six Tribolium species. The three techniques were applied to identify Tribolium collected from stored samples and samples captured from quarantine ports. The results demonstrated that three techniques were all able to identify the six species of Tribolium both rapidly and accurately.

Sequencing of Tuta absoluta genome to develop SNP genotyping assays for species identification

“…There are a number of assays one can employ for SNP genotyping to facilitate species identification, e.g. TaqMan real-time PCR (Dhami et al 2016;Zhang et al 2016;Linck et al 2017), High-Resolution Melt (HRM) real-time PCR (Dhami et al 2014;Ajamma et al 2016), species-specific PCR (Sint et al 2016), KASP genotyping (Middlesex, UK), and SNP microarrays. We chose to adopt the Agena MassARRAY platform in combination with iPLEX chemistry (Gabriel et al 2009) to maximize the number of SNP markers we can multiplex in a single assay to reduce false positive rate and increase rigor of species identification.…”

Discriminación multivariante entre machos de Tribolium confusum Duval y Tribolium castaneum Herbst (Coleoptera: Tenebrionidae) usando morfometría antenal

“…Por lo tanto, es necesario identificar con precisión los individuos de ambas especies para asegurar la eficacia de los insecticidas, reduciéndose así el uso de los mismos y su potencial toxicidad y aparición de poblaciones de insectos resistentes (Ming et al 2014). Asimismo, durante las inspecciones de rutina en la búsqueda de insectos plaga en los almacenes de granos o en las cuarentenas portuarias, se requiere realizar una identificación exacta y relativamente rápida de individuos o de sus fragmentos anatómicos, tanto de estadios inmaduros y/o adultos de estas especies de Tribolium, proceso que puede verse dificultado si se realiza solamente con métodos morfológicos tradicionales, especialmente si se toma en cuenta el tamaño reducido de los (Zhang et al 2016). Similar atención y consideración taxonómica se debe tener en cuenta cuando se utilizan estas especies de gorgojos de la harina para resolver casos legales en litigios donde están involucrados productos alimenticos almacenados (entomología forense de productos almacenados) o en aquellos donde se aplican fraudulentamente los pesticidas (entomología forense urbana) (Catts y Goff 1992;Kulshrestha y Satpathy 2001).…”

“…En atención a lo comentado, entonces el proceso de identificación de T. castaneum y T. confusum con la morfología tradicional es aconsejable complementarlo con otras herramientas taxonómicas integrativas. En este sentido, por ejemplo las técnicas moleculares como la de PCR en tiempo real se han aplicado con éxito en la identificación de estadios preimaginales y adultos de ambas taxones; sin embargo, los equipos y reactivos para su implementación son muy costosos, siendo uno de sus mayores inconvenientes especialmente en los países en desarrollo para su aplicación de manera rutinaria (Zhang et al 2016).…”

A protocol for obtaining DNA barcodes from plant and insect fragments isolated from forensic-type soils

“…DNA barcoding, which utilizes a standardized sequence of DNA, typically 400-800 base pairs in length, was coined in 2003 as a molecular approach for taxonomic identification [4]. Although DNA barcoding has received some criticism [5][6][7][8][9], it has gained broad acceptance given its application beyond taxonomy, to areas such as ecology, population genetics, and conservation [10][11][12][13][14], for monitoring and tracking invasive and economic pests [15][16][17][18][19][20][21] and in forensics [22][23][24][25]. The utility of DNA barcoding for species-level discrimination of unknown samples hinges on access and the ability to search databases of reference barcode sequences, containing relatively complete coverage of the taxa of interest.…”