Amplicon-Sequenzierung
Amplicon-Sequenzierung (AS) ist eine DNA-Sequenzierungsmethode, die speziell zur Analyse von Genen oder Genregionen verwendet wird, die für bestimmte Mikroorganismen oder biologische Funktionen charakteristisch sind. Im Kontext der Charakterisierung des Bodenmikrobioms von Pflanzen wird diese Technik eingesetzt, um die Zusammensetzung und Diversität mikrobieller Gemeinschaften im Boden zu untersuchen, die für das Wachstum und die Gesundheit der Pflanzen wichtig sind.
Das AS zielt darauf ab, bestimmte Regionen der DNA zu amplifizieren und zu sequenzieren, die für die Identifizierung und Klassifizierung von Mikroorganismen relevant sind. Im Falle des Bodenmikrobioms werden häufig die 16S rRNA-Gene für Bakterien und Archaeen sowie die ITS-Regionen (Internal Transcribed Spacer) für Pilze ausgewählt. Diese Genregionen fungieren als mikrobielle "Barcodes", die eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Arten und Stämmen ermöglichen.
Die erste Stufe des AS-Prozesses besteht darin, die gesamte mikrobielle DNA aus Bodenproben zu extrahieren. Diese DNA enthält die genetischen Informationen aller Mikroorganismen in der Probe. Die extrahierte DNA wird dann mittels der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) amplifiziert, wobei spezifische Primer verwendet werden, die sich an die Zielregionen (z.B. 16S rRNA oder ITS) anlagern. Dies führt zu Millionen von Kopien der interessierenden DNA-Regionen.
Die amplifizierten DNA-Fragmente werden dann sequenziert, oft unter Verwendung von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien, die es ermöglichen, Tausende bis Millionen von Sequenzen gleichzeitig zu lesen. Die resultierenden Sequenzdaten werden dann analysiert, um die Zusammensetzung und Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaften in der Probe zu bestimmen. Dazu gehören die Identifizierung spezifischer Mikroorganismen und die Einschätzung ihrer relativen Häufigkeit im Boden.
Die Ergebnisse der AS bieten wichtige Einblicke in die mikrobielle Diversität und die Funktionen des Bodenmikrobioms, die für die Pflanzengesundheit, Nährstoffkreisläufe und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und Umweltstressfaktoren entscheidend sind. Durch das Verständnis der mikrobiellen Gemeinschaften können Forscher und Landwirte Strategien zur Förderung eines gesunden Bodenmikrobioms entwickeln, was wiederum die Pflanzengesundheit und Erträge verbessern kann.