Etablierung eines robusten eDNA-Metabarcoding-Workflows zur Multi-Taxa-Bewertung der Bodenbiodiversität im Rahmen von BioDive4Soil
(2) Senckenberg – Leibniz Institution for Biodiversity and Earth System Research, Senckenberg Biodiversity and Climate Research Centre, Functional Environmental Genomics, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt, Germany
(3) Mesocosm GmbH, Neu-Ulrichstein 5, 35315 Homberg (Ohm)-Dannenrod, Germany
(4) German Environment Agency (Umweltbundesamt – UBA), Wörlitzer Platz 1, 06844 Dessau-Roßlau, Germany
Abstract
Das Projekt BioDive4Soil zielt darauf ab, einen integrierten Rahmen für die Bewertung der Bodenbiodiversität und zur Unterstützung des Monitorings der Bodengesundheit zu etablieren. Innerhalb dieses Rahmens bietet eDNA-Metabarcoding einen ergänzenden molekularen Ansatz zur Charakterisierung der Bodenbiodiversität. Ein wesentliches Ziel ist die Etablierung eines Multi-Taxa-Ansatzes als ergänzendes Instrument zur Bewertung der Biodiversität verschiedener Gruppen von Bodenorganismen und zur Unterstützung des zukünftigen Monitorings der Bodenbiodiversität. Hier stellen wir die Entwicklung der molekularen Komponente der Biodiversitätsbewertungsstrategie vor, mit Fokus auf die methodischen Arbeiten, die vor Beginn der Monitoringkampagnen durchgeführt wurden.
Eine Reihe von Vorversuchen wurde durchgeführt, um einen robusten und reproduzierbaren Workflow für das eDNA-Metabarcoding von Bodenproben zu etablieren. Dabei wurden wesentliche methodische Schritte untersucht, darunter die Probenverarbeitung und Homogenisierung, die DNA-Extraktion sowie die Auswahl und Optimierung von Metabarcoding-Primern. Diese Experimente befassten sich mit den wesentlichen Herausforderungen, die mit Boden als heterogener und komplexer Matrix verbunden sind, und untersuchten gleichzeitig die Eignung verschiedener methodischer Ansätze, um den beobachteten taxonomischen Artenreichtum zu maximieren und eine breite Repräsentation der Biodiversität über mehrere taxonomische Gruppen hinweg zu gewährleisten.
Die Ergebnisse dieser Tests flossen in die Festlegung der molekularen Strategie ein, die anschließend in den BioDive4Soil-Kampagnen angewendet wurde. Der daraus resultierende Workflow bildet eine solide Grundlage für die molekulare Multi-Taxa-Bewertung der Bodenbiodiversität und unterstützt die Generierung vergleichbarer Biodiversitätsdaten über verschiedene Monitoringstandorte hinweg. Durch die Darstellung der Entwicklung dieses molekularen Workflows wird die Bedeutung einer sorgfältigen Berücksichtigung kritischer methodischer Schritte bei der Etablierung zuverlässiger und reproduzierbarer eDNA-basierter Ansätze für das Monitoring der Bodenbiodiversität hervorgehoben.
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