03 DNA -Barcode -Technologie

Das Konzept des DNA -Barcode ähnelt dem Supermarkt -Rohstoffscanning: Identifizierung von Spezies durch Analyse von Sequenzen in bestimmten Regionen der biologischen DNA.Für Pilze ist der international anerkannte Standard -Barcode -Bereich der (interne Transkriptionsabstandshalter).Diese Technologie löst nicht nur das Problem, das seit Jahrzehnten Mykologen plagt, sondern bietet auch beispiellose Instrumente für Feldsammler, Köche und Forscher.

Es befindet sich zwischen den 18S-5,8S-28S-Genen der ribosomalen DNA und enthält zwei Abstandshalter: ITS1 und ITS2.Die Auswahl ihrer als Pilzstandard -Barcode -Region basiert auf vier wichtigen Vorteilen:

Ideale Variation : Die IHR -Region hat einen großen Unterschied zwischen den Arten, um zwischen relativen Spezies zu unterscheiden, während die Intraspezies -Variation relativ gering ist und sicherstellt, dass die einzelnen Sequenzen derselben Spezies grundsätzlich konsistent sind.Die tatsächlichen Daten zeigen, dass die Region in den meisten Pilzpopulationen zwischen den Arten zwischen 3-15% variiert, während die Variation der Intraspezies normalerweise weniger als 1-2% beträgt.

Allgemeine Primer : Forscher haben mehrere Paare von universellen Primern (z.

Domain Rich : Mykologen auf der ganzen Welt haben gemeinsam Datenbanken erstellt, die Millionen seiner Sequenzen wie Unite, GenBank und Bold Systems enthalten und eine solide Grundlage für Vergleich und Identifizierung bieten.

Einfach zu verstärken : Der seine Region hat eine moderate Länge (normalerweise 500-700 Basispaare), und die Erfolgsrate der PCR-Amplifikation ist hoch, und verfügbare Sequenzen können auch aus abgebauten Proben erhalten werden.

Im pazifischen Nordwesten verwendeten Sammler viele Jahre lang eine weiße Amanita als essbare Art, bis der DNA -Barcode ergaben, dass es sich tatsächlich um eine neue Art in der Nähe der Todesgrenze (Amanita Phalloides) handelte. Diese Entdeckung hat möglicherweise zahlreiche Vergiftungsvorfälle verhindert. Durch seine Sequenzanalyse stellten die Forscher fest, dass dieser Pilz 8,7% unterschiedlich war als die bekannte essbare Amanita, die viel höher war

Sammlungstool Vorbereitung :

Experten empfehlen : Achten Sie darauf, dass die gesamte Fruchtkörper während der Sammlung, einschließlich der Basis des STEM, beibehalten - viele wichtige Identifikationsmerkmale finden Sie hier.Im Idealfall werden Personen aus mehreren Entwicklungsstadien gesammelt und öffnen niemals einen Regenschirm, bis sie voll ausgereift sind.

Beispielsparenmethode :

-Cryo -Storage: -20 ° C für eine langfristige Lagerung, -80 ° C am besten

Basic Home Laboratory Program :

1. Nehmen Sie 50-100 mg getrocknetes Bakterienkappengewebe und mahlen Sie es mit flüssigem Stickstoff in feindliches Pulver.

2. Fügen Sie CTAB -Extraktionspuffer hinzu und baden Sie 65 ° C 30 Minuten lang in 65 ° C

3.. Chloroform-Isoamylalkoholextraktion, um Protein zu entfernen

4. Isopropanol fällt DNA aus

5. mit 70% Ethanol gewaschen und in TE -Puffer aufgelöst

Auswahl der kommerziellen Kit : Für Anfänger wird empfohlen, Qiagen DNeasy Plant Mini Kit oder MP Biomedicals FastDNA Spin Kit mit einer Erfolgsrate von bis zu 95%zu verwenden, und der gesamte Prozess dauert nur 1-2 Stunden.

Häufige Fehlervermeidung :

Standard sein Verstärkungsschema :

-Primer-Auswahl: ITS1F (5'-CTTGGTCAtGAGAGGAAGTAA-3 ') und ITS4 (5'-TCCTCCGCTTATTGATGC-3')

Sequenzierungsauswahl :

-Sanger-Sequenzierung: Einzelprobe, kostet ca. 10-15 USD, Turnaround-Zeit 1-3 Tage

Grundprozess :

1. Sequenzqualitätskontrolle: Entfernen

2. Blastsuche: Vergleich in NCBI- oder Unite -Datenbanken

3. Ähnlichkeitsbewertung:> 97-99% Ähnlichkeit zeigt normalerweise die gleiche Art an

4. Phylogenetische Analyse: Bestätigen Sie die Identifikationsergebnisse, indem Sie Evolutionsbaum konstruieren

Praktische Fähigkeiten : Glauben Sie nicht blind an das höchste passende Ergebnis.Überprüfen Sie mehrere hochkarätige Sequenzen, um ihre Ursprünge und Annotationsqualität zu sehen. In Unite -Datenbanken werden Sequenzen mit "Spezieshypothese" -Zahlen bevorzugt, die professionell kommentiert sind und eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.

UNITE -Datenbank (https://unite.ut.ee)

GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov)

Fettes System (http://www.boldsystems.org)

Multi-Database-Überprüfung : Wichtige Authentifizierung sollte in mindestens zwei unabhängigen Datenbanken bestätigt werden.Wenn Unite und Fettdruck die gleichen Ergebnisse erzielen, wird die Glaubwürdigkeit erheblich verbessert.

Bewerten Sie die Sequenzqualität :

LSU (große ribosomale Untereinheit -RNA) :

TEF1-α (Translationsverlängerungsfaktor) :

RPB2 (zweitgrößte Untereinheit der RNA -Polymerase) :

Für eine schwierige Identifizierung verbessert die Kombination mehrerer Genmarker die Genauigkeit erheblich.Die Standard-Multigen-Analyse umfasst ihre+LSU+RPB2+TEF1-α, und diese Kombination hat eine Erfolgsrate von fast 100% in der Unterscheidung zwischen relativen Spezies.

Fallstudie: Nordamerikanischer Morselkomplex

Traditionell betrachten nordamerikanische Sammler alle schwarzen Morcheln als die gleiche Art. Der DNA -Barcode zeigt, dass dies tatsächlich ein Komplex von 12 verschiedenen Arten ist, von denen einige nur begrenzte Verteilungsbereiche aufweisen und der Sammelstress zu lokalem Aussterben führen kann.Verantwortliche und professionelle Sammler führen jetzt eine DNA-Validierung hochwertiger Arten durch, um eine nachhaltige Sammlung zu gewährleisten.

Kundenpilzprodukt -Authentizitätsüberprüfung

Labortests ergaben, dass 30% der "wild gesammelten" Pilze auf dem Markt tatsächlich Sorten sind.Mit DNA -Barcodes können wir die Authentizität der Erklärung des Anbieters überprüfen.Besonders für hochwertige Arten wie Matsutake, Morel und Chanterelles geeignet.

revolutionäre Technologie : Extrahieren Sie die GesamtdNA aus Boden, Wasser oder Luft, analysieren Sie die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft durch Hochdurchsatz, ohne Fruchteinheiten zu kultivieren oder zu beobachten.

Praktische Anwendung :

Outdoor Operation Guide :

1. Sammeln Sie 100-200 g Oberflächenboden (Entfernung der Blattschicht)

2. Verwenden Sie sterile Werkzeuge, um eine Kreuzkontamination zu vermeiden

3.. Kühlschrank sofort oder Speicherpuffer hinzufügen

4. Aufzeichnen Sie genaue GPS -Koordinaten und Umweltparameter

Bei giftiger Pilzvergiftung kann die DNA -Analyse Arten aus Erbrochenem, Kochrückständen und sogar dem Verdauungssystem identifizieren und wichtige Informationen für medizinische Interventionen bereitstellen.Bei einem California -Vergiftungsvorfall aus dem Jahr 2019 wurden Amanita -Phalloides aus dem Mageninhalt durch DNA -Barcodes identifiziert, und die Ärzte wurden geführt, um experimentelle Gegenmittel zu verwenden, um das Leben der Patienten erfolgreich zu retten.

Oxford Nanopore Minion ::

Schnelles PCR -Gerät :

1. Probenersammlung und -aufnahme vor Ort

2. Schnelle DNA -Extraktion (15 Minuten)

3. tragbare PCR -Amplifikation (30 Minuten)

4. Sequenzierung und Echtzeitanalyse (1-4 Stunden)

5. Zugriff auf Datenbankvergleich über das Satellite -Netzwerk

Praktische Erfahrung : In einer Pilzumfrage in abgelegenen Bereichen von Montana haben wir dieses System verwendet, um die Identifizierung von 12 Proben in 3 Stunden vor Ort zu vervollständigen, und die traditionelle Methode dauerte mehrere Wochen.

Business Service (Beispiel senden):

-Hochdurchsatzsequenzierung (pro Probe): 10-25 USD (in Chargen)

Selbstbedienungsplan :

Die DNA -Sequenzierungskosten sind in den letzten zehn Jahren um das 1.000 -fache gesunken, von 0,10 USD pro Megabase im Jahr 2008 auf 0,0001 USD im Jahr 2023. Dieser Trend wird fortgesetzt, und die individuellen Identifizierungskosten der einzelnen Pilz werden in den nächsten fünf Jahren voraussichtlich unter 5 USD pro Zeit zurückfallen.

Inasaturalistische Plattform :

1. Laden Sie klare Pilzfotos hochladen

2. Detaillierte Sammlungsinformationen aufnehmen

3.. Erhalten Sie vorläufige Bewertung der Gemeinschaft

4. Wählen Sie hochwertige Beobachtungen aus, um die DNA-Analyse einzureichen

Professionelle Projektkooperation :

Beispieleinstellungsvereinbarung :

-Geben Sie detaillierte Daten vor Ort und qualitativ hochwertige Fotos an

Durch die gemeinsamen Bemühungen der Bürgerwissenschaftler hat das Projekt in den letzten fünf Jahren mehr als 5.000 Georeferenzproben gesammelt, 23 neue Pilzarten entdeckt, die Klassifizierungsgrenzen von 23 Gattungen überarbeitet und wichtige Daten zum Auswirkungen des Klimawandels auf die Pilzphänologie liefert.

Unvollständige Datenbank :

Intra-Typ-Mutationsproblem :

Ressourcenanforderungen :

Identifikationsfalle :

Ganzes Genomsequenzierung :

Integration der künstlichen Intelligenz :

Vor-Ort-Technologie :

Globale Initiative :

Stufe 1: Grundlagen

Stufe 2: Skillentwicklung

Stufe 3: Professionelle Anwendung

Lernmaterialien ::

Laborausrüstung :

Verbrauchsmaterial:

nachhaltige Praxis :

Datenaustausch :

genaue Identifizierung :

Bei DNA -Barcodes geht es nicht darum, die traditionelle Mykologie zu ersetzen, sondern darum, mit ihnen eine starke Synergie zu bilden.Die zuverlässigste Identifizierung ergibt sich aus mehreren Evidenzintegration:

umfassende Bewertungsvereinbarung :

1. Feldmakrobeobachtung und -aufzeichnung

2. Überprüfung der Mikrofunktion

3. ökologische und verteilte Datenbewertung

4. DNA -Barcode -Bestätigung

5. Bei Bedarf bei der chemischen Analyse unterstützt

** Experten schlagen vor: Auch mit der fortschrittlichsten DNA -Technologie ignorieren Sie nicht, dass Sie Ihre morphologischen Identifikationsfähigkeiten kultivieren.Die besten Mykologen sind diejenigen, die die Erfahrung der Feldbeobachtung mit Labordaten nahtlos kombinieren können.

Aktionselemente der Woche :

1. Wählen Sie 3 gemeinsame lokale Pilze und machen Sie detaillierte Fotos

2. Erstellen Sie ein Konto im Inaturalisten und laden Sie eine Beobachtung hoch

3.. Studieren Sie das DNA -Barcode -Projekt der lokalen Pilzgesellschaft

V.

Ziel für diesen Monat :

1. Nehmen Sie an Online- oder Offline -DNA -Barcode -Seminaren teil

2. Erstellen Sie eine Probenerfassung und eine Erhaltungssystem

3.. Wenden Sie sich an die örtliche Mykologie -Forschungsgruppe der Universität

4. Bereiten Sie Ihr Hauslaborbudget vor und planen Sie

Vision des Jahres :

1. Vervollständigen Sie mindestens 50 native Arten -DNA -Barcodes

2. Veröffentlichen Sie einen Bericht über wissenschaftliche Entdeckungen von Bürgern

3. Erstellen Sie eine persönliche Referenzsequenzbibliothek

4. Leiten Sie mindestens eine Person, um die DNA -Barcode -Technologie zu lernen

Die DNA -Barcode -Technologie wurde für die Identifizierung von Pilzen demokratisiert und verleiht den Fähigkeiten, die sich einmal auf professionelle Labors beschränkten, an alle, die die Myologie ernst nehmen.Diese Technologie entwickelt sich rasant, wobei die Kosten weiter sinken und die Zugänglichkeit zunimmt.Jetzt ist der perfekte Zeitpunkt, um eingehend zu lernen und DNA -Barcode in Ihre mykologische Praxis zu integrieren.

Denken Sie daran, das Ziel ist es nicht, das Vergnügen der natürlichen Beobachtung durch die Technologie zu ersetzen, sondern unsere Verbindung mit dem Pilzreich zu vertiefen, unser Identifikationsvertrauen zu verbessern und zum globalen Pilzwissensystem beizutragen.Jede Stichprobe sorgfältig gesammelt, sorgfältig aufgezeichnet und genau identifiziert ist ein wertvoller Beitrag zur Wissenschaft.