{"id":15911,"date":"2026-06-09T10:36:24","date_gmt":"2026-06-09T10:36:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/karlijn-doorenspleet\/"},"modified":"2026-06-09T10:36:32","modified_gmt":"2026-06-09T10:36:32","slug":"karlijn-doorenspleet","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/karlijn-doorenspleet\/","title":{"rendered":"Karlijn Doorenspleet"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":15912,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-15911","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Improving North Sea biodiversity monitoring using novel molecular approaches","samenvatting":"De Noordzee is een van de meest productieve zee\u00ebn ter wereld en herbergt verschillende biogene riffen die een scala aan vis- en ongewervelde soorten huisvesten. De Noordzee wordt echter intensief gebruikt, wat een aanzienlijke druk legt op de habitats en mariene gemeenschappen. Als reactie hierop zijn diverse instandhoudings- en herstelmaatregelen, evenals natuurinclusieve ontwerpen in de industrie, in gang gezet. Deze moeten worden begeleid door robuuste, transparante monitoringmethoden. eDNA-metabarcoding biedt grote mogelijkheden voor mariene biodiversiteitsbeoordelingen, en nieuwe sequencing-platforms, zoals Oxford Nanopore sequencing, kunnen long-read metabarcoding vergemakkelijken en mogelijk de resolutie van soortdetectie verbeteren voor de monitoring van de Noordzee. In vijf hoofdstukken zijn nieuwe moleculaire platforms en methoden geverifieerd en toegepast om de biodiversiteit van natuurlijke en kunstmatige habitats in de Noordzee te verkennen.\n\nHoofdstuk 2 vergelijkt short-read metabarcoding met behulp van Oxford Nanopore sequencing met metabarcoding via een conventioneel sequencing-platform (Illumina MiSeq) en metagenomics, en beoordeelt hun prestaties voor biodiversiteitsmetingen van macrobenthos in offshore windparken in het Belgische deel van de Noordzee. Met behulp van specifieke markers voor mariene ongewervelden leverden Nanopore en MiSeq zeer vergelijkbare alfa- en b\u00e8ta-biodiversiteitssamenstellingen op, die consistent waren met waargenomen locatiespecifieke gemeenschapspatronen. Novaseq metagenomics leverde enigszins afwijkende gemeenschapssamenstellingen op vergeleken met metabarcoding en correleerde slecht met voor grootte gecorrigeerde morfologische abundantiegegevens. Alle methoden vertoonden verschillen met klassieke monitoringmethoden gebaseerd op morfologische identificatie van soorten, wat waarschijnlijk een weerspiegeling is van primer-biases en een onvolledige referentiedatabase. Over het algemeen benadrukt dit hoofdstuk dat op Nanopore gebaseerde metabarcoding een haalbaar alternatief is voor Illumina MiSeq voor de monitoring van macrobenthos-biodiversiteit.\n\nHoofdstuk 3 presenteert een long-read eDNA-metabarcodingmethode met een 2kb mitochondriaal primerset gericht op de 12S- en 16S-mitochondriale rRNA-regio's, en de DECONA-bioinformatica-pijplijn voor de verwerking van foutgevoelige Nanopore-reads. De resultaten van de 2kb-primer werden vergeleken met een veelgebruikte universele visprimer (MiFish). Mock-communities en aquarium-eDNA toonden een verbeterde resolutie op soortniveau met het 2kb-fragment. Toch leverden Noordzeemonsters van scheepswrakken, de Borkumse riffen en een windpark meer soortdetecties op met de MiFish-primer. Dit komt waarschijnlijk door een lagere aanwezigheid van langere reads in de omgeving, aangezien deze na verloop van tijd degraderen tot kortere fragmenten. Dit toont het potentieel aan van long-read metabarcoding om een nauwkeuriger beeld te geven van soorten die recentelijk aanwezig waren.\n\nHoofdstuk 4 presenteert een op eRNA gebaseerde metabarcodingmethode om de biodiversiteit van gewervelde dieren te beoordelen op een natuurlijk paardenmosselrif (Modiolus modiolus) in een beschermd marien gebied in het Schotse deel van de Noordzee. Door short-read eDNA, long-read eDNA en short-read eRNA-fragmenten te vergelijken, evalueert dit hoofdstuk hoe het type nucle\u00efnezuur en de fragmentlengte de gedetecteerde soortengemeenschap be\u00efnvloeden. Short-read metabarcoding detecteerde de hoogste diversiteit en was de enige methode die onderscheid maakte tussen gemeenschappen bij een hoge en lage rifdichtheid. eRNA was vergelijkbaar met short-read eDNA, maar miste veel grote gewervelde dieren, zoals haaien en roggen, wat suggereert dat eRNA de actieve lokale benthische gemeenschap weerspiegelt. Lange fragmenten van de 2kb-primer vertoonden de laagste detecteerbaarheid, wat eerdere beweringen tegenspreekt dat long-read metabarcoding een temporel nauwkeuriger signaal zou kunnen geven.\n\nHoofdstuk 5 geeft een overzicht van de huidige en toekomstige monitoringinstrumenten voor het beoordelen van de biodiversiteit in de Noordzee en effectieve monitoring. Het hoofdstuk schetst de sterke en zwakke punten van bestaande moleculaire methoden, waaronder eDNA-metabarcoding en metagenomics, en beschrijft verbeteringen voor de toepassing ervan. Dit hoofdstuk verkent ook opkomende op DNA en RNA gebaseerde methoden, zoals epigenetica en metatranscriptomics, die potentieel het begrip van het functioneren van ecosystemen kunnen verbeteren. Het hoofdstuk bespreekt ook de uitdagingen van het beheer en de standaardisatie van referentiedatabases en sluit af met aanbevelingen voor de verdere integratie van nieuwe moleculaire methoden in geharmoniseerde, langdurige biodiversiteitsmonitoring van de Noordzee.\n\nHoofdstuk 6 past metabarcodingmethoden toe om de diversiteit van mariene gewervelde dieren te bestuderen in twee Noordzee-schelpdierriffen: een gemengd rif in de Nederlandse Voordelta en een paardenmosselrif bij Noss Head, Schotland, om hun rol als essentieel visleefgebied (Essential Fish Habitat) te evalueren. Door stations binnen en buiten het rif te vergelijken met behulp van eDNA en videobeelden van aascamera's (BRUVs), laat dit hoofdstuk zien dat de diversiteit aan gewervelde dieren consistent hoger was binnen het rif en dat de rijkdom afnam naarmate de afstand tot het rif groter werd. De rifgemeenschap omvatte aan het rif gerelateerde soorten zoals grondels, slijmvissen en zuigvissen, evenals commercieel belangrijke soorten zoals kabeljauw en pollak. eDNA detecteerde over het algemeen meer soorten, maar BRUVs legden juveniele lengen vast, zoals geverifieerd door eDNA, wat de waarde aantoont van het gelijktijdig gebruiken van complementaire methoden voor monitoring.\n\nHoofdstuk 7 bespreekt de uitkomsten van het proefschrift door de effectiviteit van nieuwe moleculaire methoden voor biodiversiteitsbeoordeling en monitoring in de Noordzee te onderzoeken. De bevindingen geven aan dat i) Nanopore-metabarcoding vergelijkbaar is met Illumina-metabarcoding voor het beoordelen van macrobenthos, wat het een haalbare optie maakt; ii) long-read en eRNA-metabarcoding de identificatie van soorten en de detectie van de actieve gemeenschap verbeteren; en iii) eDNA-metabarcoding duidelijke biodiversiteitspatronen onthult die verband houden met rifdichtheid en natuurlijke riffen. Samenvattend benadrukt dit proefschrift de waarde van deze methoden voor verbeterde, gestandaardiseerde, niet-invasieve monitoring van het ecosysteem van de Noordzee.","summary":"The North Sea is one of the most productive seas globally and contains several biogenic reefs that host a range of fish and invertebrate species. Yet the North Sea is heavily used, putting substantial pressure on its habitats and marine communities. In response, several conservation and restoration measures, as well as nature-inclusive designs in industry, are in place and need to be guided by robust, transparent monitoring methods. eDNA metabarcoding holds great promise for marine biodiversity assessments, and novel sequencing platforms, such as Oxford Nanopore sequencing, can facilitate long-read metabarcoding and potentially improve the resolution of species detection for monitoring the North Sea. In five chapters, new molecular platforms and methods were verified and applied to explore the biodiversity of natural and artificial habitats of the North Sea.\n\nChapter 2 compares short-read metabarcoding using Oxford Nanopore sequencing with metabarcoding using a conventional sequencing platform Illumina MiSeq and metagenomics, and assesses their performance for macrobenthos biodiversity assessments in offshore windfarms in the Belgian part of the North Sea. Using marine invertebrate specific markers, Nanopore and MiSeq yielded very similar alpha and beta diversity compositions and were consistent with observed location-specific community patterns. Novaseq metagenomics yielded slightly different community compositions compared to metabarcoding and correlated poorly with size-corrected morphological abundance data. All methods had mismatches with classical monitoring methods, based on morphological identification of species, and likely reflect primer biases and an incomplete reference database. Overall, this chapter emphasises that nanopore-based metabarcoding is a viable alternative to Illumina MiSeq for macrobenthos biodiversity monitoring.\n\nChapter 3 presents a long-read eDNA metabarcoding method using a 2kb mitochondrial primer targeting the 12S and 16S mitochondrial rRNA and the DECONA bioinformatics processing pipeline to handle error-prone nanopore reads. The results from the 2kb primer were compared with a widely used universal fish (MiFish) primer. Mock communities and aquarium eDNA showed improved species-level resolution with the 2kb fragment. Still, North Sea samples from shipwrecks, the Borkum reef grounds, and a wind park yielded more species detections with the MiFish primer. This is likely due to a lower presence of longer reads in the environment, as they degrade to shorter fragments over time. This demonstrates the potential of long-read metabarcoding to provide a more accurate picture of species that were recently present.\n\nChapter 4 presents an eRNA-based metabarcoding method to assess the vertebrate biodiversity on a natural Horse mussel (Modiolus modiolus) reef in a marine protected area in the Scottish part of the North Sea. By comparing short-read eDNA, long-read eDNA and short-read eRNA fragments, this chapter evaluates how nucleic acid type and fragment length influence community resulting species community detected. Short-read metabarcoding detected the highest diversity and was the only method that distinguished communities between high and low reef density. eRNA was similar to short-read eDNA but missed many large vertebrates, such as sharks and rays, suggesting that eRNA reflects the active local benthic community. Long fragments from the 2kb primer showed the lowest detectability, contradicting earlier statements that long-read metabarcoding may provide a more temporally accurate signal.\n\nChapter 5 reviews current and future monitoring tools for assessing North Sea biodiversity and effective monitoring. The chapter outlines the strengths and limitations of existing molecular methods, including eDNA metabarcoding, and metagenomics, and describes improvements to their application. This chapter also explores emerging DNA and RNA-based methods, such as epigenetics and metatranscriptomics, that can potentially improve understanding of ecosystem functioning. The chapter also discusses the challenges of reference database curation and standardisation, and concludes with recommendations for further integrating novel molecular methods into harmonised, long-term biodiversity monitoring of the North Sea.\n\nChapter 6 applies metabarcoding methods to study marine vertebrate diversity in two North Sea shellfish reefs: a mixed shellfish reef in the Dutch Voordelta and a Horse mussel reef at Noss Head, Scotland, to evaluate their role as essential fish habitats. By comparing stations inside and outside the reef using eDNA and baited remote underwater video (BRUVs), this chapter shows that vertebrate diversity was consistently higher inside the reef and that richness declined with increasing distance from it. The reef community included reef-associated species such as gobies, gunnels, and clingfish, as well as commercially important species like cod and pollock. eDNA detected more species overall, but BRUVs captured juvenile ling individuals, as verified by eDNA, demonstrating the value of complementary methods for monitoring.\n\nChapter 7 discusses the thesis outcomes by examining the effectiveness of novel molecular methods for biodiversity assessment and monitoring in the North Sea. The findings indicate that i) Nanopore metabarcoding is comparable to Illumina metabarcoding for assessing macrobenthos, making it a viable option; ii) Long-read and eRNA metabarcoding enhance species identification and active community detection; and iii) eDNA metabarcoding reveals distinct biodiversity patterns linked to reef density and natural reefs. In summary, this thesis highlights the value of these methods for improved, standardised, non-invasive monitoring of the North Sea ecosystem.","auteur":"Karlijn Doorenspleet","auteur_slug":"karlijn-doorenspleet","publicatiedatum":"25 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/karlijndoorenspleet?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/237877c1-e2cd-4070-8df9-68fcd3a30534\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18773","isbn":"978-94-6534-487-4","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":15913,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15911","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15911"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15911\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":15914,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15911\/revisions\/15914"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15912"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15911"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=15911"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}