Neue DNA-Sequenziertechniken zur Aufklärung von Pflanzenvergiftungen bei Tieren
Dr. Michael Suntz, Dr. Klaus Pietsch (jeweils CVUA Freiburg), Aleyna Aksu
Immer wieder werden auch wissenschaftliche Arbeiten in Zusammenarbeit mit dem CVUA Freiburg durchgeführt.
Gerade wenn es darum geht, neuartige Methoden oder Untersuchungstechniken zu erproben oder in die Praxis einzuführen, ist die Beteiligung an solchen Arbeiten von großem Nutzen.
So hat nun Frau Aleyna Aksu von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, ihre Arbeit zur Erlangung des akademischen Grades Bachelor of Science in Naturwissenschaftliche Forensik unter Beteiligung des CVUA Freiburg durchgeführt.
Die von Professor Dr. Peter Nick (Joseph- Gottlieb-Kölreuter-Institut (JKIP) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)) betreute Arbeit erfolgte hier in Zusammenarbeit mit Dres. Michael Suntz und Klaus Pietsch.
Zusammenfassung der Arbeit
Pflanzenvergiftungen stellen ein ernsthaftes Risiko für Nutz- und Wildtiere dar und können schwere gesundheitliche Folgen haben. Manchmal bleibt jedoch unklar, welche Pflanzen genau die Ursache sind, da die Pflanzenreste im Magen durch Verdauungsvorgänge stark zersetzt werden und sich morphologisch kaum noch bestimmen lassen.
Bilder: Kirschlorbeerhecke (links), Panseninhalt mit Kirschlorbeerblättern (rechts)
Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob molekularbiologische Methoden wie DNA-Barcoding in Verbindung mit Next- Generation-Sequencing (NGS) dabei helfen können, Pflanzenarten aus Mageninhaltsproben zu identifizieren. Insgesamt wurden 38 Proben untersucht, die von verschiedenen Tierarten wie Rind, Schaf, Ziege, Pferd, Reh und anderem Schalenwild stammten.
Abbildung: Elektropherogramm einer DNA-Sequenzierung
Im Fokus stand dabei die Analyse der ITS1-Region, einer häufig genutzten Zielregion bei der DNA- Sequenzanalyse von Pflanzen (sog. Pflanzen-Barcoding). Die Sequenzierung erfolgte über einen Paired-End-Run, bei dem pro Probe etwa 100.000 Reads mit einer Länge von jeweils 301 Basenpaaren erzeugt wurden. Anschließend wurden die Rohdaten mit der Software DADA2 in RStudio ausgewertet und detaillierte Tabellen der erhaltenen Sequenzen (ASV-Tabellen) erstellt. Diese wurden auf Abundanz sortiert und anschließend per Nucleotide-BLAST mit Einträgen in der NCBI-Datenbank verglichen. Trotz der teils degradierten DNA-Proben gelang es, viele pflanzliche DNA-Sequenzen eindeutig zu identifizieren. In manchen Fällen wurden jedoch nur Pilz-DNA oder gar keine pflanzlichen Sequenzen gefunden, was vermutlich auf stark zersetzte Mageninhalte zurückzuführen ist. Besonders häufig wurde die Gattung Rubus (Brombeeren/Himbeeren) identifiziert, die in 13 Proben vorkam. Darüber hinaus konnten erwartungsgemäß auch typische Weidepflanzen und Gattungen nachgewiesen werden, die potenziell toxische Substanzen enthalten, darunter u.a. die Gattungen Prunus und Rumex (Ampfer). Die Ergebnisse zeigen, dass DNA-Barcoding, kombiniert mit NGS, grundsätzlich ein nützliches Werkzeug zur Aufklärung von Pflanzenvergiftungen sein kann. Gleichzeitig stoßen solche Methoden aber an ihre Grenzen, wenn das Probenmaterial stark degradiert ist. Insgesamt leistet dieser neue analytische Ansatz einen wichtigen Beitrag zur Diagnostik und Prävention in der Tiermedizin.
Lesen Sie die vollständige Fassung der Bachelorarbeit
(mit freundlicher Genehmigung von Frau Aleyna Aksu)
Bildnachweis
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