Testing PCR amplification from elephant dung using silica-dried swabs

Authors

  • Andrew J Tighe
  • Robert Gandola
  • Bernerd Fulanda
  • Kiera Thurman
  • Sarah Overby
  • John Byrne
  • Jens Carlsson

Abstract

Swabbing scat samples is a simple, non-invasive method of obtaining DNA samples for population genetic analysis of wild elephants. In this study, swab samples were taken from the scat of African savanna elephants inhabiting the Galana Wildlife Conservancy (GWC), bordering Tsavo East National Park in south-east Kenya. The swab samples were dried with silica as opposed to traditional methods of preservation in liquid or freezing while in the field. Furthermore, this study examined the rate of DNA degradation in scat samples in semi-arid conditions, typical of the Galana Wildlife Conservancy, by repeated sampling of scat in the field following deposition at defined time intervals over a period of two weeks. Results showed that both nuclear DNA (nDNA) and mitochondrial DNA (mtDNA) could be successfully amplified from scat samples up to 128 hours (about five days) following deposition. Significantly better results were obtained from samples taken from the outside of the scat than from the centre. Mitochondrial D-loop sequence data suitable for phylogenetic analysis was obtained from three fresh samples and one sample taken 16 hours after deposition. However, the sequence from a sample collected after 128 hours was not of sufficient quality for sequencing. Further research is required to determine at which point between 16 and 128 hours the DNA becomes too degraded for analysis. The mtDNA analysis showed the presence of the Southwest savanna subclade in two of the four samples from GWC, which has previously been found in only one other sample in Kenya. By confirming the effectiveness of silica-dried scat samples for use in DNA analysis, the results of this study will facilitate genetic analysis of African elephant populations and thereby contribute to efforts to conserve the gene pool of this keystone species. The paper contributes to the literature on collecting and preserving dung specimens with potential for conservation management.

Additional key words: eDNA, Polymerase chain reaction

L'échantillonnage par prélèvement d’excrément est une méthode simple et non invasive d'obtention des échantillons d'ADN pour l'analyse génétique des populations d'éléphants sauvages. Dans cette étude, des échantillons ont été prélevés sur les excréments d'éléphants d’Afrique de la savane habitant le Galana Wildlife Conservancy (GWC), à la limite du Parc national de Tsavo East dans le sud-est du Kenya. Les échantillons ont été séchés avec de la silice par opposition aux méthodes traditionnelles de conservation en milieu liquide ou en congélation sur le terrain. En outre, cette étude a examiné le taux de dégradation de l'ADN des échantillons dans des conditions semi-arides, typiques du Galana Wildlife Conservancy, par échantillonnage répété sur le terrain après dépôt à des intervalles de temps définis sur une période de deux semaines. Les résultats ont montré que l'ADN nucléaire (ADNn) et l'ADN mitochondrial (ADNmt) pouvaient être amplifiés avec succès à partir d'échantillons de fragments jusqu'à 128 heures (environ cinq jours) après le dépôt. Des résultats significativement meilleurs ont été obtenus à partir d'échantillons prélevés de l'extérieur des excréments que du centre. Les données de séquence en boucle D mitochondriale appropriées pour l'analyse phylogénétique ont été obtenues à partir de trois échantillons frais et d’un échantillon prélevé 16 heures après le dépôt. Cependant, la séquence d'un échantillon recueilli après 128 heures n'était pas de qualité suffisante pour le séquençage. D'autres recherches sont nécessaires pour déterminer à quel moment entre 16 et 128 heures l'ADN devient trop dégradé pour l'analyse. L'analyse de l'ADN mitochondrial a montré la présence de la sous-espèce de l'éléphant d'Afrique de la savane du sud-ouest, dans deux sur les quatre échantillons du GWC, ce qui ne se trouvait auparavant que dans un seul autre échantillon au Kenya. En confirmant l'efficacité des échantillons d’excréments séchés à la silice pour l'analyse de l'ADN, les résultats de l'étude faciliteront l'analyse génétique des populations d'éléphants d'Afrique et contribueront ainsi aux efforts de conservation du patrimoine génétique de cette espèce clé. Le document a apporté une contribution à la littérature sur la collecte et la préservation des spécimens d’excréments sur le terrain avec un potentiel pour la gestion de la conservation.

Mots-clés supplémentaires: Réaction en chaîne par polyméras, ADNe

 

Published

2020-07-14

How to Cite

Tighe, A., Gandola, R., Fulanda, B., Thurman, K., Overby, S., Byrne, J., & Carlsson, J. (2020). Testing PCR amplification from elephant dung using silica-dried swabs. Pachyderm, 59, 56-65. Retrieved from https://pachydermjournal.org/index.php/pachyderm/article/view/81

Issue

Section

Research