Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Vermeidung des Eintrages von gefährlichen Unkrautarten in Arznei- und Gewürzpflanzenbestände über das Saatgut, Phase 1: Quantifizierung im Handelssaatgut; Teilvorhaben 2: Molekulargenetische Nachweismethode - Akronym: GEFRES

Anschrift
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)
Corrensstr. 3
06466 Gatersleben
Kontakt
Dr. Lars-Gernot Otto
Tel: +49 39482 5685
E-Mail schreiben
FKZ
22011718
Anfang
01.12.2018
Ende
30.11.2021
Ergebnisdarstellung
Die Ziele des Teilprojektes wurden erreicht. Die Methodik wurde erfolgreich etabliert, d.h. von den als "gefährliche Fremdarten" (GEFRES) identifizierten Pflanzen wurden DNA-Barcodes (molekulare Marker) entwickelt. Die fremdsamenspezifischen Marker wurden erfolgreich in den meisten und wichtigsten Kombinationen an Saatgutmischungen mit den Kulturarten getestet. Es fand eine Konzentration der molekularbiologischen Nachweismethode auf diejenigen Kombinationen statt, die morphologisch schwer unterscheidbar sind, z. B. Carum carvi mit Anchusa arvensis oder Matricaria recutita mit Senecio spec., sowie aufgrund der praktischen Bedeutung bzw. des hohen PA-Gehaltes auf Senecio spec. als GEFRES-Arten. Die Grenze zum sicheren Nachweis von Fremdsaatgut der entsprechenden Arten wurde exemplarisch bestimmt. Die molekulargenetische Nachweismethode erzielte die gewünschte sehr niedrige Bestimmungsgrenze von bis zu 1 : 100.000 Verdünnung. In Kombination mit mehrfachen Stichproben (>= 10) ist eine Detektion einer Kontamination von geschätzt bis zu 1:1.000.000 in einer Saatgutprobe möglich. Dies allerdings abhängig von der Kombination Kulturart : GEFRES-Art. Für die Senecio-Arten als Schwerpunkt der Arbeiten wurde dies erreicht. Ein Vergleich der molekularbiologischen Untersuchungsmethode mit den beiden weiteren Nachweismethoden des Gesamtvorhabens, der visuell-manuellen und der chemisch-analytischen, ergab dass die drei untersuchten Methoden unterschiedliche Stärken und Schwächen haben und damit teilweise komplementär eingesetzt werden können. Eine absolut exakte Artidentifikation ist mittels DNA-Barcoding möglich, jedoch fehlt ein direkter Fremdsamennachweis. Das DNA-Barcoding weist DNA nach, und identifiziert damit auch morphologisch kaum unterscheidbare Samen und wenn diese noch keine gefährlichen Inhaltsstoffe gebildet haben. Es wird dabei allerdings die DNA in jeglichem Pflanzenmaterial wie Blättern und Pappushaaren nachgewiesen selbst wenn keine Samen dieser Art vorliegen.
Aufgabenbeschreibung
DNA-Barcoding ist eine Methode, um mittels der Sequenz eines DNA-Markers die entsprechende biologische Art zu bestimmen. In dem Teilprojekt 2 des Vorhabens "Vermeidung des Eintrages von Pyrrolizidinalkaloidhaltigen und anderen gefährlichen Unkrautarten in Arznei- und Gewürzpflanzenbestände über das Ausgangssaatgut - Phase 1: Quantifizierung der Risiko- und Problem-Fremdsamen im Handelssaatgut von Arznei- und Gewürzpflanzen" wurde das DNA-Barcoding (spezifische DNA-Marker) etabliert, um im Saatgut von Arznei- und Gewürzpflanzen Kontaminationen mit gefährlichen Fremdarten zu detektieren. Die gefährlichen Fremdarten beziehen sich insbesondere auf Pflanzenarten mit einem gesundheitsgefährdenden Gehalt an Pyrrolizidinalkaloiden und Tropanalkaloiden, aber auch auf weitere spezifische gefährliche Fremdbestandteile. Der Gesamtumfang zum molekulargenetischen Nachweis für als gefährliche Fremdsamen (GEFRES) identifizierten Pflanzen betrug 13 Arten bzw. taxonomische Gruppen, u.a. 4 Arten der Gattung Senecio. Von diesen Arten und relevanten Arznei- und Gewürzpflanzen wurde DNA isoliert. Entsprechende Datenbanken und die wissenschaftliche Literatur wurden dazu nach bereits beschriebenen Markern für diese Arten durchsucht. Beschriebene Barcodes wurden auf ihre Spezifität getestet und neue ggf. entwickelt. Ein universeller Marker (rpoB) wurde als Positivkontrolle verwendet. Die PCR-Nachweismethode ist qualitativ, d.h. es wird eine Entscheidung getroffen, ob ein Besatz oder kein Besatz mit Fremdsamen in den zu analysierenden Saatgutproben vorhanden ist. Die Methode kann von jedem molekularbiologischen Routinelabor verwendet werden. Die Nachweismethode wurde an 39 Matrizes (Saaten von Arznei- und Gewürzpflanzen) auf ihre allgemeine Anwendbarkeit geprüft.

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