MetaInvert: Standardisierung genetischer Verfahren zur Charakterisierung von ausgewählten Arten von Bodeninvertebraten als Voraussetzung von deren Nutzung zur Bodenqualitätsbeurteilung

Abstract

Im Projekt MetaInvert wurde untersucht, wie DNA-basierte Methoden zur Erfassung von Bodeninvertebraten (Nematoden, Enchyträen und Mikroarthropoden) international standardisiert werden können. Während für die Probenahme dieser Organismen-gruppen bereits ISO-Standards existieren, fehlten bislang einheitliche Vorgaben für die molekularen Analyseschritte. Ziel des Projekts war daher die Entwicklung und Validierung eines standardisierbaren Protokolls zur Gewinnung von sogenannter Community-DNA aus Tiergemeinschaften als Grundlage für ein zuverlässiges Bodenbiodiversitätsmonitoring.

In einem internationalen Ringversuch mit elf Laboren wurden das entwickelte Protokoll validiert, wobei nicht nur DNA extrahiert wurde, sondern diese und zentral bereitgestellte DNA mittels Metabarcoding analysiert wurde. Insgesamt zeigte sich eine gute Reproduzierbarkeit der DNA-Extraktion zwischen den Laboren ohne Hinweis auf systematische laborbedingte Verzerrungen. Die parallele Analyse zentral bereitgestellter DNA demonstrierte, dass Unterschiede in der Nachweiswahrscheinlichkeit beim anschließenden Metabarcoding nicht ausschließlich auf die DNA-Extraktion zurückzuführen sind, sondern dass auch nach-gelagerte Prozessschritte wie PCR oder Sequenzierung einen Einfluss haben können. Die Ergebnisse verdeutlichen außerdem, dass die Nachweisleistung bezüglich spezifischer Arten maßgeblich von der jeweiligen Primer-Target-Kombination beeinflusst wird, während die interlaboratorische Variabilität innerhalb dieses systemspezifischen Rahmens als beherrschbar erscheint.

Auf Basis der Erkenntnisse aus diesem Ringversuch sowie aus den weiteren im Rahmen des MetaInvert-Projekts durchgeführten Experimente wurde ein Entwurf für einen ISO-Standard zur DNA-Extraktion erarbeitet und in den internationalen Normungsprozess eingebracht. Das Projekt schafft damit eine wichtige Grundlage für ein transparentes, vergleichbares und wissenschaftlich belastbares Monitoring der Bodenbiodiversität und fügt sich hervorragend in die laufenden Überwachungsmaßnahmen zur Bodengesundheit auf internationaler, EU- und nationaler Ebene ein, welche für ein resilientes Bodenmanagement und Landwirtschaft unter dem Einfluss des globalen Wandels unerlässlich sind.