Molekularbiologische Methoden

Der klassischen Mikroskopie zur Identifizierung von Mikroalgen und Cyanobakterien sind besonders auf Ebene der Picocyanobakterien Grenzen gesetzt. Doch auch innerhalb eukaryotischen Algen führten morphologische Ähnlichkeiten der Organismen untereinander in der Vergangenheit oft zu einer Fehlbestimmung. Diese Grenzen werden durch moderne molekularbiologische Methoden aufgehoben. Durch die Sequnzierung der Algen kann nicht nur zuverlässig die Art bestimmt werden, sondern auch die Verwandtschaftsverhältnisse der Organismen beschrieben oder die Verbreitung einer Population verfolgt werden. Über die  Analyse der DNA einer Umweltprobe können unabhängig von der Kultivierbarkeit der Organismen Rückschlüsse über die Diversität und Abundanz einzelner Gruppen getroffen werden.

Albrecht M, Pröschold T, Schumann R. 2017. Identification of Cyanobacteria in a Eutrophic Coastal Lagoon on the Southern Baltic Coast. Frontiers in Microbiology 8, 923. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00923

In unserem voll ausgestatteten molekularbiologischen Labor können wir über DNA-Isolation, -Vervielfältigung (PCR) und Klonierung sowohl pro- als auch eukaryotische Organismen sequenzieren und anschließend durch etablierte bioinformatische Methoden die Phylogenie der Art analysieren.

Zur Analyse der Organismen in Umweltproben steht uns ein Spektrum an Methoden zur Verfügung. Einerseits können wir mit Hilfe von Fingerprint-Methoden wie Denaturierungsgradientengelelektrophorese (kurz DGGE) und terminalen Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (kurz TRFLP) die Biodiversität von Umweltproben analysieren.

Des Weiteren führen wir Hochdurchsatz-Sequenzierung („next-generation-sequencing“) durch, um verschiedene Organismengruppen zu erfassen: Bakterien (in Kooperation mit DSMZ Braunschweig), Cercozoa als spezifische Gruppe der Protisten (in Koop. mit Uni Köln) und Pilze (in Koop. mit UFZ Halle). Somit können wir die wichtigsten Mikroorganismengruppen im Boden erfassen. Eine weitere Anwendung der Hochdurchsatz-Sequenzierung ist die Analyse des kompletten Genpools einer Umweltprobe (Metagenomik), wobei speziell funktionelle Gene der biogeochemischen Stoffkreisläufe im Fokus stehen. Das komplette Transkriptom wurde mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung von Reinkulturen unter Stressbedingungen vergleichend untersucht, um die Stressantwort auf genetischer Ebene zu erfassen.

 

Rippin M, Lange S, Sausen N, Becker B. 2018. Biodiversity of biological soil crusts from the Polar Regions revealed by metabarcoding. FEMS Microbiology Ecology 94.

Fiore-Donno AM, Rixen C, Rippin M, Glaser K, Samolov E, Karsten U, Becker B, Bonkowski M. 2018. New barcoded primers for efficient retrieval of cercozoan sequences in high-throughput environmental diversity surveys, with emphasis on worldwide biological soil crusts. Molecular Ecology Resources 18:229–239.

 

Ausschnitt aus der cyanobakteriellen 16S rRNA. Die Gensequenz ist spezifisch für Gattungen, Arten und Stämme und kann daher als Markergen genutzt werden.