Kirtane, A. A., M. L. Wilder & H. C. Green (2019): Development and validation of rapid environmental DNA (eDNA) detection methods for bog turtle (Glyptemys muhlenbergii). – PLoS One 14(11): e0222883.
Die Entwicklung und Validierung einer schnellen DNS (eDNS)-Nachweismethode für die Moorschildkröte (Glyptemys muhlenbergii).
DOI: 10.1371/journal.pone.0222883 ➚
Glyptemys muhlenbergii,
im Aquaterrarium
© Hans-Jürgen Bidmon
Moorschildkröten (Glyptemys muhlenbergii) werden als Spezies mit dem höchsten Erhaltungsstatus (SGCN) gelistet und es gibt auf einzelne Bundesstaaten bezogene und bundesstaatenübergreifende Aktionspläne für deren Erhaltung dazu gehört eine verbesserte Charakterisierung ihrer Bedürfnisse und die Priorität von Habitatwiederherstellungsmaßnahmen. Allerdings können die traditionellen Methoden zum Nachweis dieser Art sehr ineffektiv sein, da sie Feuchtgebiete mit nur kleinen Größen bewohnen in denen sie oft auch vergraben und sehr versteckt leben. Molekulare Methoden wie die qPCR bieten die Möglichkeit diese Nachweise effektiver zu gestalten, da man mit ihnen minimalste Schildkröten-DNS-Spuren (eDNS) die sie in ihrer Umwelt hinterlassen vervielfältigen kann. Die Entwicklung solcher Methoden für Moorschildkröten erwies sich allerdings als schwierig zum Teil deshalb, weil es hohe DNS-Sequenzübereinstimmungen mit naheverwandten Schildkrötenarten die die gleichen Lebensräume mitbenutzen wie die Waldbachschildkröte (Glyptemys insculpta) gibt. Zusätzlich sind die Substrate an denen sich Moorschildkröten-DNS befindet meist von organischer Natur, die auch andere Substanzen beinhalten, die bei der Extraktion der eDNS sowie bei deren Vervielfältigung stören oder gar die qPCR hemmen. Hier beschreiben wir die Entwicklung und Überprüfung eines qPCR - Assays, BT3 der das mitochondriale Cytochromeoxidase-I-Gen nachweist welches zu 100 % Moorschildkröten spezifisch korrekt identifiziert wird wie wir anhand von 201 Blutproben die bei sechs Schildkrötenarten über ein sehr großes Verbreitungsgebiet gesammelt worden waren nachweisen konnten. Wir entwickelten zudem einen vollwertigen internen Kontrollprozess wozu wir einen genetisch modifizierten Caenorhabditis elegans–Stamm benutzten um zum einen die DNS-Extraktionsmethode zu optimieren, zweitens um das Maß an falsch-negativen Ergebnissen durch Hemmung der qPCR zu minimieren und drittens um das Ausmaß der Gesamt-DNS-Gewinnung für jede Probe zu messen. Unter Verwendung dieser internen Kontrolle fanden wir, dass die DNS-Gewinnung aus den Proben über erhebliche Größenordnungen schwankte was möglicherweise erklärt warum in einigen Fällen der Vorhandenseinsnachweis für Moorschildkröten negativ ausfiel. Die hier vorgestellten Methoden sind äußerst spezifisch und liefern eine kostengünstige, nicht-invasive Technik um die Populationserhebungen für Moorschildkröten in den östlichen Vereinigten Staaten zu unterstützen. Schlechte oder unterschiedliche DNS-Gewinnung die bislang bei den meisten Studien zu eDNS-Nachweisen unquantifiziert blieben können einen signifikanten Faktor darstellen der die Möglichkeit damit Moorschildkrötenbestände in ihren natürlichen Lebensräumen nachzuweisen einschränkt.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Eine durchaus sehr sinnvolle Arbeit, die zum einen eine klare Methodenverbesserung aufzeigt und zum anderen darauf verweist, dass auch moderne molekulare Methoden ihre Tücken aufweisen können und Vorsicht bei der Interpretation der Ergebnisse geboten ist. Solche Methoden sind sicherlich auch dazu geeignet den Nachweis von Schmuggel und illegalem Tierhandel besser überwachen zu können. Siehe dazu auch: Lewis, (2019).
Literatur
Lewis, D. (2019): Rare bird's detection highlights promise of "environmental DNA". – Nature 575(7783): 423-424; DOI: 10.1038/d41586-019-03522-3 ➚.
Galerien
Glyptemys insculpta – Waldbachschildkröte
Glyptemys muhlenbergii – Moorschildkröte