Växtplankton utgör grunden i den marina näringsväven och används världen överför att bestämma miljöstatus i hav och sjöar. De ingår exempelvis som en kvalitetsfaktor i EU:s vattendirektiv och havsmiljödirektiv. Det finns långa tidsserier avväxtplanktonövervakning där analyserna utförts med mikroskopi. Det sker nu ensnabb internationell utveckling av DNA-metoder för att övervaka växtplankton.Målsättningen med detta projekt var att utveckla en praktisk och robust DNA analysmetod som kan implementeras i svensk marin miljöövervakning.Vårt tillvägagångssätt var att följa med på ordinarie marina miljöövervakningsexpeditioner under ett års tid (2019–2020) och ta parallella havsvattenprov för såkallad DNA-streckkodning av växtplankton. Sammanlagt tog vi prov vid 19 övervakningsstationer som var spridda från Bottenviken i norr till Skagerrak i söder.Provtagningsfrekvensen var cirka 1 gång per månad. Praktiska metoder utarbetadesför fältprovtagning, DNA-extraktion, sekvensering, bioinformatisk analys och taxonomisk annotering. Vi har även tagit fram system för datahantering hos nationelldatavärd och gett förslag på en ny datatyp för nationellt datavärdskap för marinbiologi och oceanografi vid Svenskt Oceanografiskt Datacentrum (https://sharkweb.smhi.se/hamta-data/).En viktig del har varit att jämföra resultaten av DNA-streckkodning och mikroskopi. Resultaten visar att DNA-streckkodning ger ungefär dubbelt så högt biodiversitetsmått än mikroskopering, även om det skiljer sig åt mellan olika grupperav växtplankton. För att undersöka om DNA-streckkodning kan användas förkvantitativ analys tillsatte vi en intern standard till proverna bestående av syntetisktDNA, men eftersom resultatet varierade så behöver man arbeta vidare med detta.Den relativa fördelningen av vanliga eukaryota växtplanktongrupper visade sig harelativt bra överensstämmelse mellan DNA-streckkodning och mikroskopimåttetkolbiomassa, medan biovolym och abundans skiljde sig åt mer. DNA-streckkodningvisade sig ge detaljerade utbredningsmönster av skadliga alger, till exempel försläktet Prymnesium bland häftalgerna (Coccolithophyceae).Vi har inom projektet kunnat utvärdera ekologiska drivkrafter för växtplanktonsamhällets diversitet och artsammansättning, genom att miljöövervakningen mätermånga fysikalisk-kemiska parametrar. Både salthalt och närsalter visade sig ha storinverkan på växtplanktonsamhällets sammansättning och diversitet.Sammanfattningsvis ser vi att den framtagna DNA-streckkodningsmetodenskulle vara ett bra komplement till den etablerade växtplanktonövervakningen.

Phytoplankton constitute the base of the marine food web and is used all over theworld to assess the quality status of marine and freshwater systems. Phytoplanktonare for example used in the EU Marine Strategy Framework Directive and in theEU Water Framework Directive. There are long time series of data from monitoringprograms, where phytoplankton are analyzed using microscopy. However, presentlyDNA methods are quickly emerging. The aim of this project was to develop a practical and robust method to analyze phytoplankton that can be implemented inSwedish marine monitoring programs.The project was performed by joining the regular marine monitoring cruisesfor a period of one year (2019–2020). We collected parallel seawater samples forDNA metabarcoding of phytoplankton. Nineteen stations were sampled, all theway from the Bothnian Bay in the northern Baltic Sea to the Skagerrak adjacent tothe North Sea, with a sampling frequency of ~1 sampling per month. Best practiceswere developed for field sampling, DNA extraction, sequencing, bioinformatics andtaxonomic annotation. We also produced a system for data handling at the nationalhost, and provided a new data type for national data host for marine biology andoceanography, the National Oceanographic Data Centre (https://sharkweb.smhi.se/hamta-data/).An important part of the project was to compare results from DNA metabarcoding and microscopy. In general, results of DNA metabarcoding gives about twiceas high biodiversity measures than microscopy, even though it varies betweendifferent phytoplankton groups. We found that the reference databases have shortcomings and need to be further developed. To find out if DNA metabarcoding canbe used quantitatively, we added an internal standard to the samples, composedof synthetic DNA strings. The analysis showed varying results, and therefore furtherdevelopment is needed. The distribution of common eukaryotic groups showedrelatively good agreement between DNA metabarcoding and the carbon biomassmicroscopy metric, while biovolume and abundance showed larger deviations.With DNA metabarcoding we were able to produce detailed maps of the occurrenceof potentially harmful algae, for example the genus Prymnesium.By using physicochemical data measured in the monitoring programs wehave looked for environmental drivers of phytoplankton diversity and communitycomposition. Both salinity and nutrients were shown to have significant impactson the phytoplankton communities.In summary, we think that the developed DNA metabarcoding method wouldbe a valuable complement to the established microscopy-based phytoplanktonmonitoring.