Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Pilze in Ökosystemen leisten

13.02.2012
Mit einem neuen ‚EcoChip’ können Bayreuther Biologen von Umweltproben auf Artenvielfalt und Funktionen in Ökosystemen schließen

Pilze spielen in fast allen Ökosystemen, wie Wälder oder Ackerböden, eine zentrale Rolle. Sie zersetzen dort etwa 90 Prozent der Biomasse abgestorbener Organismen und speisen sie dadurch wieder in den Stoffkreislauf ein.

In einem Ökosystem übernehmen verschiedene Pilzarten jeweils besondere Aufgaben und stehen auch untereinander in Wechselwirkung. Diese Leistungen in voller Breite zu analysieren, war bislang nicht möglich, weil die vorhandenen Technologien nicht ausreichten. Doch ein so genannter ‚EcoChip’, den Wissenschaftler an der Universität Bayreuth entwickelt haben, versetzt die Forscher jetzt in die Lage, den ökosystemaren Funktionen von Pilzarten genauer auf die Spur zu kommen.

In der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Microarrays“ stellt das Forschungsteam um Prof. Dr. Gerhard Rambold, der die Abteilung für Mykologie am Fachbereich Biologie leitet, den Prototyp vor.

Der neue EcoChip macht es möglich, beispielsweise Boden- und Pflanzenproben mit einer bisher unerreichten Genauigkeit auf die darin vorkommenden Pilzarten zu analysieren. Entscheidend ist, dass es sich um Nukleinsäureproben handelt. Diese werden mit Farbstoffen markiert und mit der Oberfläche des EcoChips in Kontakt gebracht. Aufgrund von Signalen, die dabei entstehen, lässt sich zunächst einmal mit hoher Treffsicherheit ermitteln, welche Pilzarten in der Probe vorhanden waren. Schon dies ist ein großer Fortschritt angesichts der Tatsache, dass aktuell rund 46.000 Pilzarten bekannt sind, aber mehr als 1,5 Millionen Pilzarten weltweit vermutet werden. Zugleich eröffnet der EcoChip aus Bayreuth die Möglichkeit, präzise Einblicke in die besonderen Leistungen der Pilzgemeinschaft zu gewinnen.

Damit ist es gelungen, das Potenzial der bekannten Chip-Technologie so zu erweitern, dass sie neue Anwendungen in der Ökosystemforschung ermöglicht. Die Innovation liegt darin, dass die Bayreuther Wissenschaftler in einer entscheidenden Hinsicht vom Design derjenigen Chips abgewichen sind, die in der Genforschung bislang verwendet werden. Der EcoChip analysiert nämlich nicht die DNA, in der die Erbinformationen eines Organismus gespeichert sind. Stattdessen unterstützt er die Entschlüsselung des Transkriptoms. So wird in der Forschung die im Organismus enthaltene RNA bezeichnet, die dadurch entsteht, dass Abschnitte der DNA umgeschrieben werden. Die RNA steuert die Bereitstellung von Proteinen, die spezifische Funktionen im Organismus und in seiner Umwelt übernehmen. Weil der Bayreuther EcoChip für RNA-Analysen ausgelegt ist, versetzt er die Wissenschaftler nicht nur in die Lage, die in den Proben enthaltenen aktiven Pilzarten ausfindig zu machen. Er gibt gleichzeitig darüber Auskunft, welche Funktionen diese Pilzarten in ihrer Umwelt haben – beispielsweise im Zusammenhang mit dem Biomassekreislauf eines Ökosystems. Auch die Dynamik dieser Funktionen tritt erst dann deutlich zutage, wenn die Chip-Technologie für die Untersuchung des Transkriptoms eingesetzt wird.

Die Forschungsideen der Bayreuther Wissenschaftler eröffnen damit den Weg für eine neue Generation von Microarrays, die nicht allein die Pilzforschung, sondern auch die Ökosystemforschung voranbringen können. Denn die Chip-Herstellung hat sich, dank neuer Produktionsverfahren, enorm verbilligt. So können heute auf einem wenige Quadratzentimeter großen Chip Hunderttausende von Minisonden platziert werden. Diese sind darauf spezialisiert, bestimmte Abschnitte des Transkriptoms und die darin begründeten Funktionen zu identifizieren. Zudem ist das Preis-Leistungs-Verhältnis beim Bayreuther EcoChip sehr viel günstiger als bei der Hochdurchsatz-Sequenzierung. Dieses Verfahren wird seit kurzem in der genetischen Diagnostik mit großem Erfolg eingesetzt, aber ist für breiter angelegte molekularökologische Studien derzeit noch viel zu teuer.

Das Labor für DNA-Analytik und Ökoinformatik des Fachbereichs Biologie der Universität Bayreuth verfügt über die notwendige technische Ausstattung, um EcoChips maßgeschneidertfür verschiedene Forschungsvorhaben zu entwerfen. Da die Fertigungszeit und die anschließende Analyse nur wenige Wochen dauert, können selbst umfangreiche Projekte in verhältnismäßig kurzer Zeit abgeschlossen werden.

Veröffentlichung:

Derek Peršoh, Alfons R. Weig and Gerhard Rambold,
A Transcriptome-Targeting EcoChip for Assessing Functional Mycodiversity,
in: Microarrays 2012, 1(1), pp. 25-41
DOI-Bookmark: 10.3390/microarrays1010025
Kontaktadressen für weitere Informationen:
Dr. Alfons R. Weig
DNA-Analytik & Ökoinformatik
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55 2457
E-Mail: a.weig@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de
http://www.uni-bayreuth.de/blick-in-die-forschung/05-2012-Bilder/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Blick unter den Gletscher
12.06.2017 | Universität Bern

nachricht ROBOLAB generiert neue Forschungsansätze und Kooperationen
08.05.2017 | Hochschule Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie