Die Probenahme hat begonnen

Laichgewässer der Kreuzkröte auf dem Areal einer Kiesgrube. Foto: Jérôme Pellet

In diesem Frühling hat die Saison der Feldarbeit begonnen. Am frühesten starteten die Teams der Vogelwarte. Anfangs April starteten sie im Tessin und im Graubünden, seither wurden schweizweit 117 Goldammern von der Vogelwarte gefangen, beprobt und wieder freigelassen. Seit Ende April rufen bereits die ersten Kreuzkröten. Auf dieses Zeichen haben die Mitarbeitenden der karch gewartet. Die Suche nach Kreuzkrötenpopulationen an den geplanten Sammelpunkten ist aber nicht immer erfolgreich und oft kommen so die als Reserve geplanten Sammelpunkte zum Einsatz. Denn durch den Charakter des Habitates der Kreuzkröte, welche Pionierstandorte wie zum Beispiel temporäre Tümpel in Kiesgruben und Auen sind, sind die meisten Habitate nicht lange beständig. Die Mitarbeitenden der karch, mit ihren Kenntnissen der lokalen Laichgebiete der Kreuzkröte, sind darum sehr wertvoll. So können bereits im vorherein nicht mehr aktuelle Laichgebiete von der Liste der Sammelpunkte gestrichen werden und wo nötig neue Sammelpunkte erfasst werden. Auch das Beproben der Populationen der Kartäusernelke und des Scheiden-Wollgras hat gestartet. Als letztes wird je nach Wetterlage das Sammeln der Proben des Baldrian-Scheckenfalters beginnen. Wir sind gespannt welche Tücken dieser für unsere Experten bereit hält.

Laichgewässer der Kreuzkröte auf dem Areal einer Kiesgrube. Foto: Jérôme Pellet
In diesem Tümpel auf dem Areal einer Kiesgrube war die Suche nach dem Laich der Kreuzkröte erfolgreich. Dies verdeutlicht die sehr speziellen Pionierlebensräume der Kreuzkröte. © Jérôme Pellet

Erstellung der Referenzgenome

Aus den Proben der fünf Arten wird für je ein Individuum hochmolekulare DNA extrahiert und mit der neuesten «Long-Read Sequenzier-Methode (PacBio Sequel II; HiFi reads) das ganze Genom (Erbgut) sequenziert. Diese langen DNA-Fragmente sind nötig, damit das ganze Genom präzise und möglichste lückenlos zusammengesetzt werden kann. Die für jede Art neu assemblierte Genome dienen dann als Referenzgenom und sind die Grundlagen für die weiteren genetischen Analysen. Sie stellen eine Art Vorlage dar wogegen die extrahierten und sequenzierten DNA-Stücke jedes einzelnen Individuums verglichen und genetische Variationen erkannt werden. Da das Assemblieren der Referenzgenome einen komplizierten und komplexen Prozess ist werden verschiedene Spezialisten einbezogen.

Aktuell Mai 2021, Proben aus Sammlungen

Für das Scheiden-Wollgras (Eriophorum vaginatum) und den Baldrian-Scheckenfalter (Melitaea diamina) werden wir die genetische Diversität auch in der Vergangenheit untersuchen. Dazu wurden zahlreiche Museen und Herbarien angefragt ob in ihren Sammlungen mindestens 50 Jahre alte Belege dieser beiden Arten vorhanden sind. So fanden wir 767 Belege des Scheiden-Wollgrases und ca. 1’400 Belege des Baldrian-Scheckenfalters, die für unsere Untersuchungen in Frage kommen, was die Entnahme eines kleinen Stücks Gewebe bedingt. Wichtig bei der Auswahl der zu sequenzierenden Individuen aus den Sammlungen ist nun, wo die beiden Arten in der Vergangenheit gesammelt wurden und wie häufig. Um die geographischen Informationen dieser alten Belege zu erhalten, müssen diese Belege anhand der alten handschriftlichen Etiketten georeferenziert werden (siehe Bilder). Anhand von den genannten Ortschaften auf der Etikette wird ein Polygon definiert wo die Proben ursprünglich gesammelt wurden. Die Koordinaten werden in einer Datenbank archiviert, die als Grundlage zu Probenauswahl dient. Das Beispiel von Eriophorum aus dem Jahre 1907 zeigt wie stark sich die Landschaft verändert hat und die Lebensräume den Siedlungen weichen mussten.

Belegs und vergrösserte Etikette eines Scheiden-Wollgras von 1907 (United Herbarium Z + ZT).
Sammelorte eines Belegs des Scheiden-Wollgras von 1907 eingezeichnet auf der Karte von damals und heute.

Aktuell Dezember 2020

Testen der DNA Extraktion aus Geweben der Studienarten

Die Gewebeproben für das Erstellen der Referenzgenome der fünf Arten sind im Labor angekommen. Das Referenzgenom beinhaltet die gesamte erblichen Information eines Individuums (DNA). Es wird benötigt um später die genetischen Unterschiede zwischen verschiedenen Individuen einer Art sichtbar zu machen. Im Labor werden momentan für die Kreuzkröte, den Baldrianscheckenfalter und die Goldammer verschiedene Extraktionsmethode getestet. Für die Erstellung eines möglichst lückenlosen Genoms braucht es darum DNA Fragmente von maximaler Länge.

Testen der DNA Extraktion aus Geweben der Studienarten
Verschiedene Tests zur Ermittlung der besten Extraktionsmethode von DNA für jede Studienart werden gemacht.

Eine Strategie für das Sammeln der Proben der fünf Studienarten wird entworfen. Eine möglichst zufällige Auswahl der Sammelorte wird angestrebt um die Vergleichbarkeit zwischen den Arten zu gewährleisten. Anhand von Information zur Verbreitung der Arten aus den InfoSpecies Datenbanken und weiteren Quellen wird die schweizweite Verbreitung skizziert. Daraus können dann zum Beispiel zufällig die Sammelpunkte ausgewählt werden. 

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Karte mit möglicher Verteilung der Sammelpunkte: Verbreitung des Scheiden Wollgras, Eriophorum vaginatum, in der Schweiz. Modelliert mit Daten von InfoSpecies und eingeordnet in ein 5×5 km Raster mit 35 zufällig gezogenen Sammelpunkten.