// Forschung zu einem molekularbiologischen Nachweis von atlantischen Lachsen in natürlichen Gewässern
Beitrag geschrieben von Lydia Anastasia Schmidt
Bachelorarbeit von Lydia Anastasia Schmidt, Heinrich-Heine Universität unter der Betreuung von Prof. Chris Bridges und Dr. Florian Borutta (TunaTech), durchgeführt im Rahmen vom Projekt „GeMoLaR“))
Erstmals untersucht von Ficetola et al. (2008) könnte die Analyse von environmental DNA (eDNA) ein innovatives, molekularbiologisches und nicht-invasives Instrument sein, um die Verbreitung des atlantischen Lachses zu überwachen. Die Idee dahinter ist, die im Wasser enthaltende eDNA zu extrahieren und dadurch Rückschlüsse auf die An- oder Abwesenheit des Lachses zu ziehen. Dazu werden Wasserproben an den Stellen von Interesse genommen und diese anschließend filtriert. Durch die folgende Extraktion and Analyse der DNA kann der atlantische Lachs detektiert werden.
Für die durchgeführten Experimente wurde Wasser aus einem Tank des Lachszentrums Hasper Talsperre mit einer Biomasse von ungefähr 6,54 kg/ m3 verwendet. Zur Amplifikation der DNA wurden zwei Methoden verwendet, die Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) und eine quantitative PCR (qPCR), um die größtmögliche Sensitivität zu gewährleisten.
Durch die Nutzung der LAMP konnte die eDNA aus der unverdünnten Wasserprobe spezies-spezifisch nachgewiesen werden. Zusätzlich konnte eine Verdünnung der Ausgangsprobe bis zu 0,1%, entsprechend einer geschätzten Biomasse von 6,5 g/m3, nachgewiesen werden. Ein positives Ergebnis wird durch einen sofortigen Farbumschlag des Reaktionsmix von pink zu gelb angezeigt.
Abbildung 1: Ergebnisse der LAMP. Die Negativprobe ist wie erwartet pink, dementsprechend wurde keine DNA amplifiziert. Die Gewebe DNA und die eDNA extrahiert aus der Ausgangsprobe eines Tanks sind gelb geworden. Die eDNA aus den verdünnten Wasserproben, mit dem jeweiligen Anteil an Ausgangsprobe in Prozent, konnte bis zu einem Anteil von 0,1% der Ausgangsprobe detektiert werden.
Noch vielversprechendere Ergebnisse zeigt die Nutzung einer quantitativen PCR. Es konnten bis zu 0,001% der Ausgangsprobe nachgewiesen werden. Das entspricht einer geschätzten Biomasse von ungefähr 65 µg/ m3.
Abbildung 2: Ergebnisse der qPCR-Analyse. Die Kontrollprobe enthält aus dem Muskelgewebe extrahierte DNA. Die aus unverdünnten Wasserproben extrahierte DNA (100%) zeigen nach 20 Zyklen positive Ergebnisse. Die verdünnten Wasserproben (0,1%, 0,01% und 0,01%) ergeben nach fortlaufenden Zyklen positive Ergebnisse.
Erste Versuche in natürlichen Gewässern zeigen die Funktionalität der Methode. Dazu wurden verschiedene Stellen im Hasper Bach (NRW), an denen Lachs eDNA erwartet werden konnte, beprobt. An 4/5 Stellen konnte die eDNA des Lachses detektiert werden.
Abbildung 3: Hasper Bach, NRW; Beprobte Stellen sind als Punkte gekennzeichnet. Stellen an denen eDNA nachgewiesen werden konnte sind in grün markiert (grüner Punkt). Konnte keine eDNA nachgewiesen werden wurde die Stelle in rot markiert (roter Punkt). Alle positiven Ergebnisse wurden unterhalb des Lachszentrums erzielt.
Weitere Forschung in diesem Gebiet könnte die Bemühungen zur Wiedereinbürgerung der Wanderfische und die bisher genutzten Monitoring Methoden unterstützen.
Die Daten stammen aus folgender Arbeit:
L.A. Schmidt (2021) Innovative Molecular Biological Test to Determine the Presence or Absence of the Atlantic Salmon (Salmo salar) in natural waters. / Ein innovativer molekularbiologischer Test um die An- oder Abwesenheit des Atlantischen Lachses (Salmo salar) in natürlichen Gewässern zu detektieren. Bachelor Thesis Heinrich-Heine Universität, Düsseldorf pp. 1-55
Zitierte Literatur in diesem Beitrag:
Ficetola, G. F., Miaud, C., Pompanon, F., & Taberlet, P. (2008). Species detection using environmental DNA from water samples. Biology Letters, 4(4), 423–425. https://doi.org/10.1098/rsbl.2008.0118
