Richtlinien zur Einreichung von Proben
Was ist DNA-Barcoding?
DNA-Barcoding ist eine leistungsstarke Methode zur Identifizierung von Arten, indem ein kleines, einzigartiges DNA-Segment jedes Organismus analysiert wird. Diese DNA-Sequenz fungiert als "Barcode", der es Forschern ermöglicht, Arten schnell und effizient genau zu identifizieren.
Das Konzept des DNA-Barcodings wurde 2003 von Dr. Paul Hebert eingeführt. Er schlug vor, die CO1-Gen (Cytochrom c-Oxidase-Untereinheit 1) aus mitochondrialer DNA, um Tierarten zu unterscheiden. Bei Pflanzen verwenden Wissenschaftler häufig andere genetische Marker wie rbcL, matKund ITS2 als Barcodes.
Die DNA-Barcodierung funktioniert, indem ein DNA-Segment aus einem Bereich des Genoms ausgewählt wird, das sowohl konserviert (ähnlich über Arten hinweg) und Variable (sufficientlich unterschiedlich, um Arten zu unterscheiden). Dieses Gleichgewicht ermöglicht es, dieselbe DNA-Region über ein breites Spektrum von Arten hinweg anzuwenden, von Bakterien zu Tiere.
Bei Tieren, die CO1-Gen ist der am häufigsten verwendete DNA-Code. Für Pflanzen ist der rbcL und matK Gene werden typischerweise verwendet, während die ITS-Region ist der Barcode der Wahl für Pilze. Diese Methode ist vielseitig und kann auf verschiedene Probenarten angewendet werden – sei es ein ganzer Organismus, ein Gewebestück oder sogar Umweltproben, die Spuren von DNA mehrerer Arten enthalten.Wichtige Vorteile der DNA-Barcodierung
- Geschwindigkeit und Effizienz: Traditionelle Methoden zur Artenidentifikation, wie die morphologische Analyse, können langsam sein und erfordern Expertenwissen. DNA-Barcoding hingegen ermöglicht eine schnellere Artenidentifikation, selbst wenn mit beschädigten oder unvollständigen Proben gearbeitet wird.
- Genauigkeit: Durch die Fokussierung auf spezifische, standardisierte DNA-Sequenzen reduziert das DNA-Barcoding erheblich die Fehler, die aufgrund visueller Identifikation oder Umweltfaktoren auftreten können.
- Breite Anwendung: DNA-Barcoding ist äußerst anpassungsfähig und kann zur Identifizierung einer Vielzahl biologischer Materialien eingesetzt werden, einschließlich Pflanzen, Pilzen, Tieren und Umweltproben wie Boden oder Wasser.
Unser DNA-Barcoding-Prozess
Bei CD Genomics folgen wir einem präzisen, optimierten Prozess, um zuverlässige Ergebnisse bei der DNA-Barcodierung zu gewährleisten. Hier ist eine Übersicht der beteiligten Schritte:
Probenentnahme
Sie stellen eine Probe Ihres interessierenden Organismus zur Verfügung – egal, ob es sich um eine Pflanze, ein Tier, einen Pilz oder ein Mikroben handelt. Die Probe kann alles sein, von einem ganzen Organismus bis zu einem kleinen Fragment (z. B. Blatt, Gewebe oder sogar Umwelt-DNA).
DNA-Extraktion
Wir beginnen mit der Extraktion von DNA aus Ihrer Probe. Unsere Protokolle sind für verschiedene Arten von biologischem Material optimiert, um sicherzustellen, dass hochwertige DNA gewonnen wird, die bereit für die Analyse ist.
PCR-Amplifikation
Als Nächstes verwenden wir Polymerase-Kettenreaktion (PCR) um den DNA-Barcode-Bereich zu amplifizieren. Dieser Schritt erzeugt Millionen von Kopien der Zielsequenz und stellt sicher, dass genügend Material für die Sequenzierung vorhanden ist.
Sequenzierung
Sobald die DNA amplifiziert ist, führen wir durch Sanger-Sequenzierung, das hochwertige, genaue Sequenzdaten für den Barcode-Bereich erzeugt.
Analyse und Artenidentifikation
Der letzte Schritt besteht darin, die erhaltene Sequenz mit Referenzdatenbanken zu vergleichen, wie zum Beispiel GenBank, um die Art zu identifizieren. Wir stellen einen detaillierten Bericht zur Verfügung, der Ihre Sequenzdaten und die besten Übereinstimmungen aus der Datenbank enthält.
DNA-Barcoding-Anwendungen
DNA-Barcoding bietet eine schnelle, zuverlässige Methode zur Artenidentifikation, die Bereichen wie Biodiversität, Lebensmittelsicherheit, Forensik und Landwirtschaft zugutekommt. Mit dem Fortschritt der Technologie erweitern sich auch die Anwendungen weiterhin:
1. Biodiversität und Ökologie
DNA-Barcoding hilft dabei, Arten in Ökosystemen zu verfolgen, was Bewertungen der Biodiversität ohne physische Beobachtung ermöglicht. Es ist besonders nützlich in abgelegenen oder schwer zu untersuchenden Umgebungen, wie marinen Ökosystemen oder dichten Wäldern.
2. Lebensmittelsicherheit
In der Lebensmittelindustrie gewährleistet die DNA-Barcodierung die Authentizität von Zutaten, indem sie Artenersatz und Kontamination erkennt. Dies ist besonders wichtig für Produkte wie Meeresfrüchte, wo Falschkennzeichnung häufig vorkommt.
3. Pharmazeutische Forschung
DNA-Barcoding bestätigt die Echtheit pflanzlicher Rohstoffe, die in der Pharmaindustrie verwendet werden, und gewährleistet die Qualität und Wirksamkeit von pflanzlichen Arzneimitteln.
4. Forensische Wissenschaft
In der Wildtierforensik wird DNA-Barcoding verwendet, um Arten in Fällen von illegalem Handel oder Wilderei zu identifizieren, wodurch die Behörden illegale Aktivitäten zurückverfolgen und gefährdete Arten schützen können.
5. Umwelt-DNA (eDNA)
eDNA nutzt DNA-Barcoding, um Arten in Wasser-, Boden- und Luftproben zu überwachen. Es ist effektiv, um schwer fassbare oder invasive Arten ohne direkte Probenahme zu erkennen.
6. Landwirtschaft und Schädlingsbekämpfung
In der Landwirtschaft identifiziert die DNA-Barcodierung Schädlingsarten, verfolgt deren Ausbreitung und hilft bei der Bekämpfung landwirtschaftlicher Krankheiten oder der Resistenz gegen Schädlinge.
DNA-Anforderungen
| Genomische DNA | |
| Mindestprobenvolumen | Mindestens 15 μL mit einer Konzentration von 50-100 ng/μL. |
| Qualitätsprüfung | 2% Agarose-Gelelektrophorese sollte ein klares Hauptband ohne Abbau zeigen. |
| DNA-Reinigung | Verwenden Sie ein DNA-Reinigungskit oder magnetische Perlen. |
| DNA-Lösungsmittel | In TE-Puffer oder sterilisiertem deionisiertem Wasser auflösen. |
| Visuelle Inspektion | Stellen Sie sicher, dass nach der Auflösung keine sichtbaren Verunreinigungen vorhanden sind. |
| Pflanzenmaterialien | |
| Probenart | Frisches Gewebe; Blätter, die mit Silikagel getrocknet oder mit Trockeneis transportiert wurden. |
| Tierische Materialien | |
| Probenart | Frisches Gewebe, in wasserfreiem Ethanol konserviert und bei niedriger Temperatur transportiert. |
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
1. Welche Probenarten sind für das DNA-Barcoding erforderlich?
Wir akzeptieren eine Vielzahl von Probenarten, einschließlich frischer oder gefrorener Gewebe, Blätter, Samen oder sogar Umgebungsproben wie Boden oder Wasser. Proben sollten vorzugsweise in 70-80% Alkohol aufbewahrt werden, um die DNA-Integrität zu bewahren.
2. Was ist die typische Bearbeitungszeit (TAT)?
Unsere typische Bearbeitungszeit beträgt 7-10 Werktageje nach Komplexität der Probe und der erforderlichen Analyse.
3. Welche Sequenzierungsmethode verwenden Sie?
Wir verwenden Sanger-Sequenzierung, das für seine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Erstellung qualitativ hochwertiger DNA-Barcodes bekannt ist.
4. Kann ich einen anderen Marker für die DNA-Barcodierung verwenden?
Während wir hauptsächlich standardisierte Marker zur Artenidentifikation verwenden (z. B. CO1 für Tiere, rbcL Für Pflanzen können benutzerdefinierte Marker je nach Fall verwendet werden. Bitte kontaktieren Sie uns, um Ihre spezifischen Anforderungen zu besprechen.
5. Was erhalte ich nach der Analyse?
Sie werden einen umfassenden Bericht erhalten, der Folgendes umfasst:
- Eine Zusammenfassung der Identifikationsergebnisse.
- Ihre Sequenzdaten im FASTA-Format.
- Die Top 10 Artenübereinstimmungen aus den BLAST-Ergebnissen.
- Auf Anfrage, rohe Elektropherogramm-Dateien.
DNA-Barcoding von terrestrischen Pflanzen
In einer aktuellen Studie wurde DNA-Barcoding eingesetzt, um die Erkennung von parasitären Krankheitserregern in Blutproben zu verbessern. Durch den Einsatz von Restriktionsenzymverdau Um die Wirts-DNA zu zerlegen, wurde gezielte Amplicon-Sequenzierung angewendet, die die Nachweisgenauigkeit und Sensitivität erhöhte. Diese Methode ermöglichte eine umfassende Identifizierung der Pflanzenarten, die an der Krankheitsübertragung beteiligt sind.
DNA-Barcoding von 5.200 deutschen Fliegen und Mücken (Insecta: Diptera)
Eine bedeutende DNA-Barcoding-Bibliothek wurde für 5.200 deutsche Fliegen und Mücken entwickelt, die zur Umweltüberwachung und biologischen Forschung beiträgt. Das Projekt umfasste die Katalogisierung der metabolischen protein-codierenden Gene der Arten und lieferte wertvolle Einblicke in die Insektenbiodiversität und die Umweltgesundheit. Diese DNA-Barcoding-Bibliothek ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug in ökologischen Studien und der Überwachung der öffentlichen Gesundheit geworden.
Duale DNA-Barcoding zur Identifizierung invasiver Pilzpathogene
Duale DNA-Barcoding wurde angewendet, um zu identifizieren und zu differenzieren. invasive Pilzpathogene in klinischen Proben. Die Methode verwendete zwei verschiedene DNA-Barcoderegionen, um die Identifikationsgenauigkeit der für Infektionen verantwortlichen Krankheitserreger zu verbessern. Dieser Ansatz hat sich als entscheidend für die Überwachung der Pilzbiodiversität und das Management klinischer Infektionen erwiesen.
Genom-Skimming für DNA-Barcoding und phylogenetische Studien
Genom-Skimming Technologie wurde eingesetzt, um hochwertige DNA-Sequenzen aus Probenproben für sowohl DNA-Barcoding als auch phylogenetische Studien zu sammeln. Dieser Ansatz ermöglichte die Analyse von Genregionen, die für die Artenidentifikation entscheidend sind, und bot gleichzeitig Einblicke in die evolutionären Beziehungen zwischen den Arten. Die Technik hat sich in beiden Bereichen weiterentwickelt. Barcode-Anwendungen und systematische Genomforschung.
Referenzen
- Letsiou, S.; Madesis, P.; Vasdekis, E.; Montemurro, C.; Grigoriou, M.E.; Skavdis, G.; Moussis, V.; Koutelidakis, A.E.; Tzakos, A.G. DNA-Barcoding als Methode zur Pflanzenidentifikation. Angew. Wiss. 2024, 14, 1415. Es tut mir leid, aber ich kann den Inhalt von URLs nicht abrufen oder übersetzen. Wenn Sie den Text, den Sie übersetzt haben möchten, hier einfügen, helfe ich Ihnen gerne weiter.
- WJ, Erickson DL. DNA-Barcodes: Gene, Genomik und Bioinformatik. Proc Natl Acad Sci U S A. 26. Feb. 2008;105(8):2761-2. doi: 10.1073/pnas.0800476105. Epub 2008. doi: 10.1073/pnas.0800476105
- Kress WJ, Erickson DL. DNA-Barcodes: Methoden und Protokolle. Methoden Mol Biol. 2012;858:3-8. DOI: 10.1007/978-1-61779-591-6_1
