Neue Veröffentlichung: DNA basierte Gewässerbewertung

In einem kürzlich in der Fachzeitschrift Methods in Ecology and Evolution erschienenem Artikel haben wir das Potenzial DNA-basierter Methoden für das Routinemonitoring von Fließgewässern getestet. Mit der „DNA-Metabarcoding“-Methode können Hunderte bentische Invertebraten in einer Probe auf einmal bestimmt werden. Die Bewertungsergebnisse zwischen morphologischen und DNA basierten Methoden sind sehr ähnlich, wobei mit Metabarcoding mehr Tiere auf Artniveau bestimmt werden konnten. Dennoch zeigt unsere Studie auch noch existierende Schwächen der neuen DNA-Metabarcoding auf: Etwa 30% der morphologisch identifizierten Tiere konnten nicht entdeckt detektiert werden. Dies kann auf den noch unvollständigen Referenz-Gendankenbanken beruhen, Resultat von Fehlbestimmungen oder „Primer bias“ sein. Unsere Arbeit ist ein wichtiger Schritt in der Methoden-Valiedierung und zeigt das Potential von DNA Metabarcoding im Routinemonitoring.

Foto 1: Vasco Elbrecht, Edith Vamos und Florian Leese (von links nach rechts) haben zusammen mit Kristian Meissner und Jukka Aroviita vom Finnischem UmweltinstitutSYKE  insgesamt 18 Monitoring Proben aus Finnland molekular und Morphologie-basiert untersuchet.

Außerdem hat es die von uns entwickelte Bioinformatik software PrimerMiner (im selben journal erschienen) diesen Monat auf das journal cover von Methods in Ecology and Evolution geschafft.

Foto 2: Das Cover-Foto von Methods in Ecology and Evolution Zeigt eine Makroinvertertebraten Probe welche mit Hilfe von Flüssig-Stickstoff und einem Mörser homogenisiert wird um die DNA Extraktion zu ermöglichen.

DBU Stipendiatin eDNA-Projekt

Wir freuen uns, dass Darina Siposova von der Slovakischen Akademie der Wissenschaften ein DBU-Stipendium für ein halbes Jahr zur Mitarbeit im GBOL-Projekt unserer Gruppe erhalten hat. Darina wird unser Team insbesondere bei der Durchführung der Metabarcoding und eDNA-Analysen verstärken. Darüberhinaus arbeitet sie an ihrer Dissertation zur Populationsgenetik von aquatischen Käfern in der hohen Tatra.

Foto: Darina Siposova

 

Science meets Education

Unter diesem Motto wurde Jana Dömel dazu eingeladen auf der internationalen Tagung von “Polar Educators International” in Italien einen Workshop zu leiten.

Das Projekt “MEERwert. Polare Biodiversität.” (www.meer-wert.info) hat sich im Rahmen des Wissenschaftsjahrs 2016*17 vorgenommen Schülern und anderen Interessenten genetische Methoden für die Erforschung der biologischen Vielfalt der Polarmeere näher zu bringen und zugänglich zu machen. Neben der Entwicklung eines “Extraktionskoffers”, der alle Materialen für eine DNA-Extraktion aus z.B. Fischstäbchen beinhält und auf Anfrage (Kontakt: jana.doemel@uni-due.de) kostenlos zur Verfügung gestellt wird, motivierte die Einladung zum Workshop zur Erarbeitung von weiterem Lehrmaterial.

Foto: Jana hilft den Teilnehmern des Workshops die Arbeitsblätter zum Thema Genetik zu bearbeiten.

Während der Konferenz konnten sich nun Lehrer aber auch Wissenschaftler durch zwei Arbeitsblätter durcharbeiten und Verbesserungsvorschläge von der didaktischen Seite hinzufügen. Die Arbeitsblätter vermitteln die Grundlagen der DNA-Analyse, indem Sequenzen von Fischen mit einer Datenbank abgeglichen und am Beispiel der Dorsche (oder zumindest der Fische die „Dorsche“ genannt werden) Stammbäume zur Klärung von Herkunft und Verwandtschaft der Fische erstellt. Die Resonanz war sehr positiv und hat uns bestärkt, dass unser Projekt von großem schulischen Interesse ist.

Neue Veröffentlichung – Primer Validierung

Gestern erschien eine neue Veröffentlichung von Vasco und Florian mit dem Titel „Validation and Development of COI Metabarcoding Primers for Freshwater Macroinvertebrate Bioassessment“ in der Zeitschrift Frontiers in Environmental Science (Link). In der Studie zeigen wir anhand ausführlicher in silico Analysen Probleme der aktuell verfügbaren COI Primer für Metabarcoding von Makrozoobenthos-Tiergemeinschaften und testen vier neu-entwickelte Primer. Unsere Analysen zeigen, dass insbesondere die neu-entwickelten Primer (BF/BR) für die Analyse von Süßwassermakroinvertebraten sehr geeignet sind. Insbesondere aber zeigt die Studie, wie wichtig eine gründliche Validierung der Primer ist und zeigt, dass hier in Zukunft noch viel Verbesserungspotenzial im Kontext der wachsenden Referenzdatenbanken besteht.

IFWW-Förderpreis gewonnen

Unsere Mitarbeiterin im GBOL-Projekt, Bianca Peinert, hat im Rahmen der 50. Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft den Förderpreis 2017 des Instituts für Wassergüte- und Wassermengenwirtschaft e. V. (IFWW) gewonnen. Der Preis wurde für ihre innovative Masterarbeit zum Thema „DNA-basiertes Gewässermonitoring“ verliehen, bei der in einer Fallstudie DNA-Metabarcoding etabliert und mit der traditionellen morphologischen Methode verglichen wurde. Ihre Masterarbeit hat Bianca im Rahmen der GeneStream-Projekts (Bode-Nachwuchsgruppe) durchgeführt. Die Arbeit wurde insbesondere von Vasco Elbrecht und Arne Beermann betreut. Der Förderpreis ist mit 2000 Euro dotiert und wurde in diesem Jahr geteilt an zwei Abschlussarbeiten im Krönungssaal des Aachener Rathauses überreicht.

Wir gratulieren herzlichst zu dieser Auszeichnung!!!

Bild: M.Sc. Bianca Peinert mit ihrer Urkunde.

DNAqua-Net Auftaktveranstaltung

Florian leitet seit November 2016 offiziell das große EU COST-Netzwerk DNAqua-Net. Alexander ist als Grant Manager der verantwortliche Koordinator des Netzwerks, welches aus bislang 300 Forschern, Industriepartnern sowie Vertretern öffentlicher Einrichtungen besteht.

Ziel der COST Action DNAqua-Net ist es, das Potenzial moderner DNA-basierter Methoden zur Erfassung des ökologischen Zustands von Wasserökosystemen (Seen, Flüsse, Meere, Grundwasser) zu erkunden und standardisierte Anwendungsroutinen zu entwickeln. Dies kann nur dann erfolgreich in große internationale Umweltgesetzeswerke (z.B. EU Wasserrahmenrichtlinie) eingebunden werden, wenn über die Grenzen der wissenschaftlichen Community hinaus verbindliche Standards und Qualitätssicherungsstrategien vereinbart werden.

Die Auftaktveranstaltung dieser COST-Action fand vom 6.-9. März an der Universität Duisburg-Essen. 172 Vertreter aus 37 Nationen waren auf dem Campus vertreten und haben in extrem konstruktiver Atmosphäre Chancen und Herausforderungen der Techniken diskutiert. Bilder zu der Veranstaltung gibt es hier.

DNAqua-Net conference participants

Beprobung der Sieg

Letzte Woche waren Vera und Bianca zusammen mit unseren Projektpartnern vom Forschungsmuseum Alexander Koenig zwei Tage an der Sieg und haben Proben für Veras Doktorarbeit gesammelt. In diesem Projektteil soll die vorhandene Biodiversität ausgewählter Probestellen mit den Ergebnissen unseres GBOL-Partners aus den letzten Jahren verglichen und fortgeführt werden.

Dabei kamen verschiedene Methoden zum Einsatz. Über Kick-Sampling wurde Makrozoobenthos gesammelt, welches nun im Anschluss mit unserem selbstentwickelten Metabarcoding-Protokoll identifiziert wird. Es wurden außerdem Wasserproben gefiltert, mit denen wir testen möchten, ob sich mit der darin befindlichen DNA (eDNA, environmental DNA) vergleichbare Ergebnisse erzielen lassen. Und zusätzlich filterten wir noch Mikroorganismen aus den Gewässerproben, um mögliche Verlinkungen zum Makrozoobenthos nachzuprüfen.

In den kommenden drei Jahren sollen diese Untersuchungen halbjährlich wiederholt werden.

River Sieg

Foto 1: Erstes Beprobungsgewässer ist die Sieg.

Proben konservieren

Foto 2: Aussortieren der Probe.

eDNA filtern

Foto 3: Vorbereiten der Apparatur für eDNA-Filtern.

Kicksampling

Foto 4: Kicksampling-Beprobung.

Molecular Ecology-Modul

Am 5.9. startet unser neues Modul „Molecular Ecology“. Eine Woche werden wir im Molekularlabor des Forschungsinstituts Senckenberg in Gelnhausen Untersuchungen an Gewässerorganismen durchführen. Anschließend werden bioinformatische Analysen an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Ziel des Kurses ist es molekulare Methoden kennen und anwenden zu lernen, mit deren Hilfe ökologische Fragen beantwortet werden können. Im Kurs werden wir insbesondere testen, ob natürliche oder anthropogene Faktoren die genetische Diversität und Isolation von Fließwasserorganismen bestimmen.

Als Untersuchungsgebiet haben wir das Rhein-Main-Observatorium gewählt.

Molecular Ecology Module