Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Pilze in Ökosystemen leisten: Bayreuther Biologen entwickeln neuen 'EcoChip'

10.02.2012
Wissenschaftlern der Universität Bayreuth ist es gelungen, das Potenzial der Chip-Technologie für neue Anwendungen in der Ökosystemforschung zu erweitern. Ein neuer 'EcoChip' macht es jetzt möglich, von Umweltproben auf Artenvielfalt und Funktionen in Ökosystemen zu 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 maßgeschneidert für 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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Eisenmangel hemmt marine Mikroorganismen
19.05.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Wie verändert der Verlust von Arten die Ökosysteme?
18.05.2017 | Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie