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Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift

Character-based DNA barcoding: a superior tool for species classification

Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 122, 446-450

DOI: 10.2376/0005-9366-122-446

Publiziert: 11/2009

Summary

In zoonosis research only correct assigned host-agent-vector associations canlead to success. If most biological species on Earth, from agent to host and fromprocaryotes to vertebrates, are still undetected, the development of a reliable anduniversal diversity detection tool becomes a conditio sine qua non. In this context,in breathtaking speed, modern molecular-genetic techniques have becomeacknowledged tools for the classification of life forms at all taxonomic levels.While previous DNA-barcoding techniques were criticised for several reasons(Moritz and Cicero, 2004; Rubinoff et al., 2006a, b; Rubinoff, 2006; Rubinoff andHaines, 2006) a new approach, the so called CAOS-barcoding (Character AttributeOrganisation System), avoids most of the weak points. Traditional DNA-barcodingapproaches are based on distances, i. e. they use genetic distances and treeconstruction algorithms for the classification of species or lineages. The definitionof limit values is enforced and prohibits a discrete or clear assignment. Incomparison, the new character-based barcoding (CAOS-barcoding; DeSalle et al.,2005; DeSalle, 2006; Rach et al., 2008) works with discrete single characters andcharacter combinations which permits a clear, unambiguous classification.In Hannover (Germany) we are optimising this system and developing a semiautomatichigh-throughput procedure for hosts, agents and vectors being studiedwithin the Zoonosis Centre of the „Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover“.Our primary research is concentrated on insects, the most successful and speciesrichanimal group on Earth (every fourth animal is a bug). One subgroup, thewinged insects (Pterygota), represents the outstanding majority of all zoonosisrelevant animal vectors.
zoonosis
CAOS-barcoding
Pterygota
insects

Zusammenfassung

In der Zoonosenforschung gilt, „nur eine korrekt bestimmte Wirt-Erreger-VektorenGemeinschaft erlaubt korrekte Forschung“. Wenn auf allen Ebenen, vom Vektorzum Wirt und vom Prokaryont bis Wirbeltier, die Mehrzahl der Arten, und damitder ökologisch relevanten Lebensformen, noch gar nicht beschrieben underkannt ist, wird die Entwicklung von zuverlässigen und universell anwendbarenDiversitätsdetektoren zur conditio sine qua non. In diesem Kontext, wurden innahezu atemberaubenden Tempo moderne molekulargenetische Arbeitstechnikenanerkannte Hilfsmittel für die Bestimmung von Lebensformen auf allentaxonomischen Ebenen.

Während bisherige DNA-Barcoding-Techniken aus verschiedenen Gründen indie Kritik gerieten (Moritz and Cicero, 2004; Rubinoff et al., 2006a, b; Rubinoff,2006; Rubinoff and Haines, 2006), umgeht eine neue Technik, das so genannteCAOS-Barcoding die Mehrzahl der bisherigen Schwachpunkte. Alle traditionellenDNA-Barcoding-Verfahren sind distanz-basiert, d. h. sie bedienen sich genetischerDistanzen und Baumbildungsverfahren zur Zuordnung und Identifikation vonArten oder Linien. Damit ist das Festlegen von „Grenzwerten“ erzwungen, unddiskrete und eindeutige Zuordnungen sind nicht möglich. Das neue, so genanntecharakterbasierende Barcoding-Verfahren (CAOS-Barcoding; DeSalle et al., 2005;DeSalle, 2006; Rach et al., 2008), fußt hingegen auf diskreten einzelnen Merkmalenund Merkmalskombinationen und erlaubt somit eindeutige, widerspruchsfreieZuordnungen (Identifikationen).In Hannover optimieren wir dieses Verfahren und entwickeln es für halbautomatischeHochdurchsatzanalysen weiter. Grundlage hierfür bilden alle Wirte, Erregerund Vektoren, die im Zoonosen-Zentrum der Tierärztlichen Hochschule Hannoverbearbeitet werden. Für unsere eigene Forschung konzentrieren wir uns auf dieInsekten, die erfolgreichste und artenreichste Tiergruppe der Erde (jede vierteTierart ist ein Insekt). Eine Teilgruppe hieraus, die geflügelten Insekten (Pterygota),stellen die überragende Mehrzahl aller Zoonosen relevanter tierischer Vektoren.
Zoonose
CAOS-barcoding
Pterygota
Insekten

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