J. Wolfgang Wägele Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Bonn

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1 J. Wolfgang Wägele Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Bonn

2 Was wäre wenn... Vision... wir jedes Tier, jeden Pilz und jede Pflanze exakt und schnell identifizieren könnten? Interessenten: Ökologie Veterinärmedizin Schädlingsbekämpfung Fischereikontrolle Pharmazie Artenschutz etc. Arctia caja / Brauner Bär Biodiversität- Jede Art zählt!

3 Was wäre wenn... Vision... wir jedes Tier, jeden Pilz und jede Pflanze exakt und schnell identifizieren könnten? Dringende Fragen: Wie verändert der Klimawandel die Naturlandschaften in Deutschland? Welche Arten überleben in unseren Naturschutzgebieten? Was sind die Folgen der zunehmenden Verbauung der Landschaft? Solange niemand effizient Arten bestimmen kann, wird es auf diese Fragen keine präzisen Antworten geben! Genau hier greift das GBOL Projekt ein. Arctia caja / Brauner Bär Biodiversität- Jede Art zählt!

4 Was ist GBOL? GBOL - German Barcode of Life Inventarisierung und genetische Charakterisierung der Tiere, Pflanzen und Pilze Deutschlands. Panorpa communis / Gem. Skorpionsfliege Buxbaumia aphylla / Koboldmoos Calocera viscosa / Klebriger Hörnling

5 Monitoring von Artenvielfalt Ohne Langzeit-Beobachtung auf Artniveau wird ein Rückgang der Arten nicht bemerkt

6 Schmetterlinge auf Kalkmagerrasen (geschützte Gebiete!) 1972 bis , 7 % lokal ausgestorben 22,6 % selten < 50% Populationen intakt Wenzel et al (2006) Biol. Conserv. Grafik: Dr. Thomas Schmitt, Univ. Trier

7 Der Flaschenhals: Sammeln, Vergleichen, Sortieren, Bestimmen

8 Hintergrund: Warum DNA Barcoding?

9 8,7 Millionen Arten weltweit!

10 8,7 Millionen Arten weltweit? Mora et al. 2011

11 8,7 Millionen Arten weltweit! Weltweit 80% d. Arten unentdeckt & unbeschrieben

12 nach 250 Jahren ca 1.7 Millionen beschriebene Arten Vater der Taxonomie" Carl von Linné ( )

13 8,7 Millionen Arten weltweit! Weltweit 80% d. Arten unentdeckt & unbeschrieben Taxonomie- Krise : weltweit nur professionelle Taxonomen!

14 Taxonomie in Deutschland? Rückgang an den Hochschulen seit 1960

15 8,7 Millionen Arten weltweit! Weltweit 80% d. Arten unentdeckt & unbeschrieben Morphologische Artidentifikation: hoher Zeit- und Kostenaufwand! Taxonomie- Krise : weltweit nur professionelle Taxonomen!

16 Wissenschaftliche Beschreibung der übrigen Artenvielfalt (7 Mio.) ~1200 Jahre Taxonomen US$ 364 Millliarden nach Mora et al. 2011

17 8,7 Millionen Arten weltweit! Weltweit 80% d. Arten unentdeckt & unbeschrieben Artensterben und Klimawandel! Morphologische Artidentifikation: hoher Zeit- und Kostenaufwand! Taxonomie- Krise : weltweit nur professionelle Taxonomen!

18 Die Rate des heutigen Artensterbens liegt um das 100- bis 1000fache über der natürlichen Aussterberate!

19 8,7 Millionen Arten weltweit! Schnelle, zuverlässige, kosteneffiziente Artidentifikation Weltweit 80% d. Arten unentdeckt & unbeschrieben Artensterben und Klimawandel! Morphologische Artidentifikation: hoher Zeit- und Kostenaufwand! Taxonomie- Krise : weltweit nur professionelle Taxonomen!

20 Was ist DNA-Barcoding Barcoding? Globaler Standard zur schnellen und zuverlässigen genetischen Artidentifizierung von Tieren, Pilzen und Pflanzen! J. Dambach M. Scholler K. Müller Psophus stridulus / Rotflüglige Schnarrschrecke Tier Barcode: COI Gymnosporangium clavariaeforme / Weißdorn-Gitterrost Pilz Barcode: ITS-Region Gentiana acaulis/ Kochscher Enzian Pflanzen Barcode: matk und rbcl

21 Unterscheide zwei Phasen: Erstellung der DNA-Datenbank Anwendung Nutzung der DNA-Datenbank

22 DNA-Barcode Workflow

23 GBOL-Beprobungsstrategie Beprobungsstrategie Alle Arten (Tiere, Pflanzen und Pilze) in Deutschland (ca Arten) Auch geschützte Arten und Schutzgebiete in Deutschland Mind. 10 Individuen pro Art aus verschiedenen geographischen Regionen Sammelgenehmigungen für zertifizierte GBOL-Artenkenner Anzahl Vergleiche Innerhalb einer Art Zwischen verschiedenen Arten Genetische Distanz Intraspezifische Variation < Interspezifische Variation

24 GBOL- Webportal: MorphDBase

25 Ergebnisse: Beispiele

26 Fliegen aus dem Hainich (Muscidae) NNET graph COI Region

27 Fliegen aus dem Hainich (Muscidae) (genetische Zuordnung von manuell bestimmten Arten) unerkannte Art, nach Nächstähnlicher benannt Fehlbestimmung NNET graph COI Region

28 Zuverlässigkeit der Zuordnung: ca. 95% Carabiden (Raupach et al. 2011, Angew. Carabid.)

29 Analyse der Artenvielfalt in Sekundärwäldern mit unbenannten Arten unbekannte afrikanische Staphyliniden

30 Artenkenner gesucht! Wir suchen deutschlandweit nach ehrenamtlichen Helfern mit sehr guter Artenkenntnis, die durch ihre Sammelaktivität gezielt zur GBOL-Bioinventur beitragen wollen!

31 Ziele von GBOL 1. Aufbau DNA-Barcode-Bibliothek, Belegexemplar-, Gewebe- und DNA- Sammlungen. 2. Deutschlandweite Zusammenarbeit von taxonomischen Spezialisten & Netzwerken. 3. Effiziente Erzeugung und wissenschaftliche, ökonomische, und naturschutzrelevante Anwendungen von DNA-Barcodes.

32 Ziele von GBOL DNA-Barcode Barcode-Praxistests 1. Makrofauna des Sieg-Fluss-Systems (Umweltberatungsfirma) 2. DNA-Metabarcoding von Umweltproben (z.b. Insektenfallen im NP Eifel) 3. Schädlingsinventur im Wald (NP Bayrischer Wald) 4. Parasiten-Monitoring im Nutzviehbestand (Landwirtschaftlicher Betrieb) 5. Artenzusammensetzung d. Quellenfauna (NP Berchtesgaden)

33 Anwendungsgebiete

34 Analyse von Massenproben?

35 Evolution der Pyrosequenzierung Analyse von Massenproben? Zahl gewonnener Sequenzen: Kosten sinken jährlich.

36 Die Zukunft von DNA-Barcoding Barcoding? Linckia laevigata / Blauer Seestern

37 Wird science fiction Wirklichkeit? Feb präsentiert Oxford Nanopore Technologies MinION Jump Drive Sequencer Einweg-Sequenzierer 900 US-Dollar Simple Probenpräparation und Arbeitsschritte

38 GBOL-Institutionen Senckenberg am Meer / DZMB Museum Görlitz

39 Ausführliche Informationen und die Möglichkeiten zur Teilnahme als offizieller GBOL- Partner finden Sie auf unserer: Broschüre re Webseite:

40 J. Dambach M. Scholler J. Dambach Vielen Dank! J. Dambach J. Struwe