1. High-Throughput DNA sequencing of ancient wood
- Author
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Katarina Čufar, Antoni Palomo, Frédéric Leroy, Fabien Langenegger, Harald Stäuble, Joachim Köninger, Frédéric Lagane, Garry Momber, Emilie Chancerel, Oliver Nelle, Antoine Kremer, Raquel Piqué, Stefanie Wagner, Xavier Terradas, Erwan Guichoux, Vincent Bernard, Christophe Plomion, André Billamboz, Willy Tegel, Roswitha Schweichel, Matthias Bolliger, Yves Billaud, Frédérique Eynaud, Cyrille Billard, Karl Uwe Heussner, Thibault Leroy, Inger Bech-Hebelstrup, Nicoletta Martinelli, Florence Verdin, Christine Lima, Marianne Ramstein, Mikkel Schubert, Andaine Seguin-Orlando, Christophe Croutsch, Ludovic Orlando, Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse (AMIS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biodiversité, Gènes & Communautés (BioGeCo), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB), University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU), Odense Bys Museer, Centre de Recherche en Archéologie, Archéosciences, Histoire (CReAAH), Le Mans Université (UM)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Nantes - UFR Histoire, Histoire de l'Art et Archéologie (UFR HHAA), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ministère de la Culture (MC), Direction régionale des affaires culturelles de Basse Normandie (DRAC de Basse Normandie), Ministère de la Culture et de la Communication (MCC), Département des Recherches Archéologiques Subaquatiques et Sous-Marines [Marseille] (DRASSM), Ministère de la Culture (MC), Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Archéologie et histoire ancienne : Méditerranée - Europe (ARCHIMEDE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Ljubljana, UMR 5805 Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Deutsches Archäologisches Institut (DAI), Centre d'études en archéologie nautique, Dendrodata s.a.s., Maritime Archaeology Trust, State Office for cultural Heritage Baden-Wuerttemberg, Universitat Autònoma de Barcelona [Barcelona] (UAB), University of Freiburg [Freiburg], Spanish National Research Council (CSIC), Ausonius-Institut de recherche sur l'Antiquité et le Moyen âge, Université Bordeaux Montaigne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Research Council, through the Advanced Grant Project TREEPEACE. Grant Number: #FP7‐339728, Consolidator PEGASUS. Grant Number: #H2020‐681605, Danish National Research Foundation. Grant Number: DNRF94, Université de Nantes (UN)-Le Mans Université (UM)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), European Project: 339728,EC:FP7:ERC,ERC-2013-ADG,TREEPEACE(2014), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Nantes Université (NU)-Ministère de la Culture (MC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Le Mans Université (UM), Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), Le Mans Université (UM)-Université de Rennes (UR)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Nantes - UFR Histoire, Histoire de l'Art et Archéologie (UFR HHAA), Environnements, Dynamiques et Territoires de Montagne (EDYTEM), Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes - UFR Histoire, Histoire de l'Art et Archéologie (UFR HHAA), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC)-Université de Rennes 2 (UR2), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])
- Subjects
0301 basic medicine ,Chloroplast DNA ,Temperate trees ,Microbial DNA ,[SHS.ARCHEO]Humanities and Social Sciences/Archaeology and Prehistory ,Range (biology) ,Climate Change ,Forest management ,Population ,Forests ,Biology ,Article ,DNA sequencing ,[SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics ,Quercus ,03 medical and health sciences ,Degradation ,chloroplast ,Bronze Age ,Genetics ,DNA, Ancient ,education ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,Quercus petraea/robur ,education.field_of_study ,Subfossil ,Ancient DNA ,Ecology ,Biodiversity ,Sequence Analysis, DNA ,15. Life on land ,Biological Evolution ,Wood ,030104 developmental biology ,Oak ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology - Abstract
Reconstructing the colonization and demographic dynamics that gave rise to extant forests is essential to forecasts of forest responses to environmental changes. Classical approaches to map how population of trees changed through space and time largely rely on pollen distribution patterns, with only a limited number of studies exploiting DNA molecules preserved in wooden tree archaeological and subfossil remains. Here, we advance such analyses by applying high throughput (HTS) DNA sequencing to wood archaeological and subfossil material for the first time, using a comprehensive sample of 167 European white oak waterlogged remains spanning a large temporal (from 550 to 9,800 years) and geographical range across Europe. The successful characterization of the endogenous DNA and exogenous microbial DNA of 140 (~83%) samples helped the identification of environmental conditions favoring long-term DNA preservation in wood remains, and started to unveil the first trends in the DNA decay process in wood material. Additionally, the maternally-inherited chloroplast haplotypes of 21 samples from three periods of forest human-induced use (Neolithic, Bronze Age and Middle Ages) were found to be consistent with those of modern populations growing in the same geographic areas. Our work paves the way for further studies aiming at using ancient DNA preserved in wood to reconstruct the micro-evolutionary response of trees to climate change and human forest management., This research was supported by the European Research Council, through the Advanced Grant Project TREEPEACE (#FP7-339728) and the Consolidator PEGASUS (#H2020-681605). Sequencing was performed at the Danish National High-Throughput Sequencing Centre, Copenhagen, Denmark.
- Published
- 2018
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