Barcoding & Metabarcoding Service

Taxonomische Expertise digital nutzbar machen.

Im Zentrum unserer Arbeit steht neben der Analyse von Tier- und Pflanzenproben auch die Untersuchung von Pilzen und Bakterien.
Indem wir ihre Proben mit globalen DNA-Datenbanken abgleichen, können wir biologische Vielfalt erfassen und digital zugänglich machen.

Unsere Motivation ist der Erhalt der biologischen Vielfalt.
In Zusammenarbeit mit unseren Kunden und Projektpartnern wollen wir die umweltfreundliche Nutzung von Naturräumen fördern.

Anwendungsfelder unserer Arbeit

DNA Barcoding -
Analyse von Einzelproben

Durch das DNA-Barcoding können die meisten Tiere, Pflanzen, Pilze und Mikroorganismen eindeutig bestimmt werden.
Die eindeutige Identifikation von Schädlingen zählt zu den klassischen Einsatzgebieten des DNA Barcodings. Mithilfe unserer Methode können Schädlinge in jedem Entwicklungsstadium eindeutig identifiziert werden, um so zielgerichtete Maßnahmen zum Schutz und Erhalt betroffener Pflanzen oder Bäume umzusetzen. Ebenso können nicht notwendige Maßnahmen vermieden werden, wenn es sich um harmlose Insekten handelt.
Die genetische Analyse von Lebensmitteln gibt Aufschluss über deren Zusammensetzung und Echtheit und kann somit im Verbraucherschutz eine wichtige Rolle spielen.

DNA Metabarcoding - Analyse von Mischproben

Die Erfassung der Artenvielfalt im raumzeitlichen Verlauf hilft dabei, die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf die biologische Vielfalt zu verstehen. DNA Metabarcoding bietet die Möglichkeit, verschiedenste Umweltproben schnell und eindeutig zu identifizieren.
Bodenproben von land- und forstwirtschaftlichen Nutzflächen dienen dazu, die Zusammensetzung von Bakterien und Pilzen im Boden zu erfassen und dadurch die Bodenqualität zu bewerten. Dieses Wissen kann helfen, Bodengesundheit sicherzustellen und Erträge langfristig zu sichern.
Mithilfe von DNA Metabarcoding können wir den Magen- und Darminhalt von Tieren analysieren. Dies gibt Aufschluss darüber, wovon sich Tiere in unterschiedlichen Lebensstadien und über den Jahresverlauf ernähren. Im land- und forstwirtschaftlichen Zusammenhang ermöglicht das Wissen über die Nahrungsnetze von Arten mit unter das gezielte Einbringen von Nützlingen.
Häufig lassen sich Tiere nicht direkt beobachten, sondern nur ihre Rückstände wie Kot auffinden. DNA-Metabarcoding ermöglicht die Identifizierung von Tieren, ohne sie fangen zu müssen. Kotproben enthalten DNA sowohl von den Tieren als auch von ihrer Beute. Die Metabarcoding-Methode trägt dazu bei, Verbreitung, örtliche Vielfalt sowie Fragen zur Artenüberwachung, Beuteanalyse und Veränderungen im Nahrungsspektrum zu erforschen.
DNA Metabarcoding kann Parasitoide in jedem Stadium des Wirts (Ei, Larve oder Puppe) nachweisen. Schnelle und zuverlässige Ergebnisse, die durch DNA Metabarcoding erzielt werden, können entscheidend sein, um diese wichtigen regulatorischen Arten in verschiedenen Ökosystemen besser zu schützen und zu fördern. Darüber hinaus kann unsere Technologie zur Überwachung von Parasitierungsraten eingesetzt werden, um schnelle Entscheidungen über den ökologischen Zustand und mögliche Maßnahmen zur biologischen Schädlingsbekämpfung zu treffen.
DNA Metabarcoding findet Anwendung bei der Analyse von Pollenproben. Diese Technik erlaubt die präzise Identifizierung der Pflanzenarten, aus denen die Pollen stammen. Mithilfe des Abgleichs genetischer Markersequenzen lässt sich ermitteln, welche Pflanzen in einer gegebenen Umgebung präsent sind, und Veränderungen in ihrer Verbreitung im Laufe der Zeit nachverfolgen. Dieses Verfahren wird sowohl genutzt, um die Zusammensetzung von Honigsorten zu analysieren als auch, um die Bestäubungsleistung in der Landwirtschaft zu überwachen.
DNA Metabarcoding ist eine leistungsstarke Methode zur Identifikation von pilzlichen und bakteriellen Pathogenen im Boden und an Pflanzen. Durch die Analyse von DNA-Fragmenten können wir Krankheitserreger frühzeitig erkennen, sowohl bevor sie Pflanzen schädigen als auch wenn erste Symptome auftreten. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren die Identifizierung nützlicher Mikroorganismen, die als natürliche Feinde von Schädlingen fungieren. Diese breite Anwendungsbereich unterstützt die Landwirtschaft bei der präzisen Überwachung von Gesundheitsbedrohungen für Pflanzen und fördert die nachhaltige Schädlingsbekämpfung.

Wie wir arbeiten

DNA Barcoding Service

Der Name der Analysemethode ist angelehnt an das Kennzeichnen von Produkten mithilfe von Strichcodes, wie man es aus dem Supermarkt kennt. Gemeint ist allerdings nicht das Kategorisieren von Tieren oder Pflanzen anhand von Codes, vielmehr bezieht sich der Begriff auf die eindeutige Abfolge bestimmter Basenpaare innerhalb eines Genabschnitts. Die jeweils spezifische Abfolge von Basenpaaren werden auch als Marker bezeichnet, anhand derer Tiere, Pflanzen, Bakterien oder auch Pilze eindeutig bestimmt werden können. Nachdem die relevanten Genabschnitte im Labor vervielfältigt wurden, werden die Proben mit globalen Referenzdatenbanken abgeglichen. So können Ähnlichkeiten und Übereinstimmungen mit gelisteten Barcodesequenzen ermittelt und Organismen eindeutig identifiziert werden.

Traditionell werden Artbestimmungen von speziell geschulten Taxonomen durchgeführt. Diese Form der Analyse besitzt jedoch einige Limitationen. Neben dem hohen Zeitaufwand, den die manuelle Bestimmung mit sich bringt, ist das Wissen der Experten in der Regel auf spezifische Gruppen mit geografischem Fokus beschränkt. Dementsprechend liegen die Vorteile des DNA Barcodings vor allem in der digitalen Verfügbarkeit umfassender taxonomischer Expertise.

DNA Metabarcoding Service

Während das DNA Barcoding auf die spezifische Bestimmung einzelner Arten oder Organismen abzielt, wird das DNA Metabarcoding zur Analyse von Mischproben verwendet. Als Mischproben werden Proben bezeichnet, die eine Vielzahl verschiedener DNA-Quellen enthalten. Anhand des DNA Metabarcodings können in einem einzigen Analyseschritt alle genetischen Referenzabschnitte erfasst und ausgewertet werden. Dies erlaubt beispielsweise die zeitgleiche Bestimmung verschiedener Arten von Insekten, Pflanzen, Pilzen oder Mikroorganismen.

Somit ermöglicht die Methode die Erfassung eines Großteils der biologischen Vielfalt, was sie zu einem zunehmend zentralen Werkzeug der Artbestimmung im Kontext von Biodiversitätsanalysen macht. Mithilfe des DNA Metabarcodings können alle in einem Lebensraum vertretenen Arten erfasst und so die Zusammensetzung identifizierter Artgemeinschaften und Leitarten des jeweiligen Ökosystems analysiert werden. Durch wiederholte Probennahmen können weitere Aussagen über die Entwicklungen einzelner Populationen getroffen werden.

Auswertung und Aufbereitung der Daten

Über die Analyse der Proben im Labor hinaus bieten wir unseren Kunden umfangreiche Unterstützung bei der Auswertung und Aufbereitung erhobener Artenlisten. Unsere Bioinformatik ermöglicht einen dynamischen Abgleich der erhobenen Daten mit verschiedenen globalen Referenzdatenbanken, wodurch der Großteil detektierter DNA-Quellen eindeutig identifiziert werden kann. Ergänzend kann durch den Abgleich auch der Gefährdungsstatus einer Art oder ihr Verbreitungsgebiet abgebildet werden. Wir haben den Anspruch, unseren Kunden die komplexe Zusammenhänge innerhalb ihrer Datensätze verständlich und mehrdimensional darzustellen. Hierzu unterstützen wir auch bei der Interpretation der erhobenen Daten und schaffen eine fundierte Wissensbasis für die Kommunikation mit Entscheidungsträgern und externen Interessensgruppen.

Smart Monitoring & Nature KPIs

In Abhängigkeit der jeweiligen Fragestellung wenden wir Machine Learning (ML) an, um Muster innerhalb der Datensätze zu identifizieren. So können Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Artenaufkommen erkannt und Aussagen über die Gesundheit eines Ökosystems getroffen werden.

Unser Smart Monitoring dient der Erfassung der Umweltgesundheit im raumzeitlichen Verlauf. Die Umweltgesundheit wird erfasst, indem verschiedene Leistungsindikatoren der Natur analysiert werden. Diese Indikatoren, auch als Nature Key Perfomance Indicators (KPIs) bezeichnet, sind Kennwerte, anhand derer die Leistungsfähigkeit beziehungsweise der Zustand unserer natürlichen Umwelt bewertet werden kann. Neben Ort und Zeitpunkt der Probennahme spielen noch weitere Faktoren, wie der Habitattyp eine wichtige Rolle bei der Interpretation der Artenlisten. Das Smart Monitoring ermöglicht durch wiederholte Probennahme unter anderem die Bewertung land- und forstwirtschaftlicher Managementtypen, indem Kennwerte wie die Vielfalt an Bestäubern, regulativen Parasitoiden, Nützlingen aber auch Schädlingen auf Nutzflächen oder die Zusammensetzung von Mikroorganismen und Pilzen im Boden analysiert werden. Dieses Wissen kann von unseren Kunden und Projektpartnern darüber hinaus dazu genutzt werden, langfristige Strategien zur Sicherung der biologischen Vielfalt zu konzipieren. Wie ein Smart Monitoring Projekt in der Praxis abläuft, erfahren Sie hier.