Laborforschung am ASP

Die forstgenetische Forschung wurde am ASP seit 1991 stetig ausgebaut. Heute können fast alle Baumarten mit unterschiedlichsten Markern untersucht werden. Die Methodik wird laufend optimiert, der Probenumsatz beläuft sich inzwischen auf mehr als 20.000 Proben/Jahr. Zahlreiche Forschungsprojekte, auch im internationalen Rahmen werden hier bearbeitet.

Gleichzeitig ist ein steigendes Interesse seitens der Forst- und Baumschulpraxis an solchen Analysen zu beobachten.

Das ASP nutzt die modernen Methoden der Laborgenetik, um praxisrelevante Fragestellungen im Forstbereich zu beantworten. Durch seine Fachkompetenz und die optimale Laborinfrastruktur ist es die führende Institution in der angewandten forstgenetischen Laborforschung in Süddeutschland und eine der wenigen deutschlandweit.

Genetische Labore

Seit etwa 30 Jahren gibt es die Möglichkeit, in die Waldbäume hineinzuschauen und ihre Erbanlagen zu bestimmen. Dies geschieht in genetischen Laboren mit Hilfe von sog. Genmarkern.

Das ASP verfügt seit 1991 über ein Isoenzymlabor und seit 1999 über ein DNS-Labor.

Hier werden Inventuren zur genetischen Variation von Baumarten, Studien zu den Auswirkungen des Waldbaus auf die genetische Zusammensetzung der Wälder und zur genetischen Qualität von Erntebeständen durchgeführt, um Handlungsempfehlungen für Waldbau und Generhaltung abzuleiten. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Herkunftskontrolle von forstlichem Vermehrungsgut, die Sortenprüfung bei Klonen sowie die Identifizierung und Trennung von Arten und Unterarten. Die Suche nach anpassungsrelevanten Genen und der Nachweis pathogener Pilze mittels DNS-Analyse (z.B. Eschentriebsterben), aber auch die Bestimmung von Wildkatzen sind in den letzten Jahren dazugekommen.
Ablauf einer DNA-Analyse im Labor
Extraktion der DNA (= Erbsubstanz) aus pflanzlichem Gewebe
Die Extraktion der DNA geschieht nach festgelegten Protokollen. Sie beinhalten viele Arbeitsschritte zum Aufschluss der Zellen, zur Auflösung und Fällung sowie zur Reinigung der DNA

Vervielfäligen von DNA-Abschnitten
Über eine sog. Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) werden gewünschte Abschnitte der DNA vervielfältigt. Dabei kommen Thermocycler zum Einsatz

Auftrennung der DNA-Abschnitte
Die Auftrennung der vervielfältigten DNA-Abschnitte geschieht vollautomatisch in Kapillarsequenzern. Das Gerät wird auch als Fragmentanalyzer bezeichnet

Visualisierung und Auswertung der DNA-Abschnitte
Zur Auswertung der Analysedaten werden spezielle Computerprogramme eingesetzt (z.B. GenAlex, Structure)

Extraktion der DNA

Extraktion

Vervielfältigen von DNA-Abschnitten

Vervielfältigen

Auftrennung der DNA-Abschnitte

Auftrennung

Auswertung der DNA-Abschnitte

Visualisierung und Auswertung

Genetischer Fingerabdruck bei Waldbäumen
Kontrollmöglichkeiten auf Individualebene
Mit dem genetischen Fingerabdruck gibt es in der Kriminalistik seit Mitte der 80er Jahre ein wirksames Mittel zur eindeutigen Identifizierung von Personen.

Auch bei Bäumen kann der individuelle, baumarten-spezifische Fingerabdruck in Prüfungs- und Kontrollverfahren ein hilfreicher Assistent sein. Zu seiner Erstellung mittels DNA-Analysen werden Abschnitte in der Erbsubstanz (DNA) untersucht, die in der Regel von Baum zu Baum sehr stark variieren.

Von den zahlreichen Einsatzmöglichkeiten dieser Kontrollmethode seien zwei hervorgehoben:

  • die Überprüfung der Sortenreinheit (z.B. bei Pappelsorten für Energiewälder oder zur Überprüfung von Stadtbäumen) sowie
  • die Aufklärung von Holzdiebstahl. Ein Vergleich des genetischen Fingerabdrucks von geschlagenem Holz mit dem ursprünglichen Wurzelstock kann helfen, vermuteten Holzdiebstahl aufzuklären. Voraussetzung ist, dass ein erster Verdacht besteht, auf den die Untersuchungskette aufbaut.

Genetischer Fingerabdruck

DNA-Mikrosatelliten
Untersucht man für einen Baum mehrere solcher Abschnitte (sog. Mikrosatelliten), so ergibt sich daraus ein individueller genetischer Code, der für diesen Baum charakteristisch ist und ihn von anderen Bäumen der Art unterscheidet. Damit ist eine Überprüfung auf der Ebene des Einzelbaumes möglich.
Für die meisten Hauptbaumarten sind die Methoden zur Erstellung des genetischen Fingerabdruckes am ASP etabliert. Dabei ist es unerheblich, ob die DNA aus Nadeln/Blättern, Wurzeln oder Holz gewonnen wird, denn ihre Zusammensetzung ist in allen Teilen eines Baumes gleich.

Saatgutprüflabor

Nach § 14 FoVG muss an jeder Saatgutpartie, die in Umlauf gebracht wird, eine Prüfung zur Feststellung der äußeren Beschaffenheit durchgeführt werden. Das ASP ist eine bei der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) registrierte Saatgutprüfstelle, die diese Untersuchungen durchführen darf.

Zur Ermittlung der Anzahl der lebenden Keime pro Kilogramm Saatgut werden folgende Bestimmungen durchgeführt:
Reinheitsuntersuchung
Die Samen der untersuchten Art werden von Verunreinigungen und den Samen anderer Arten getrennt. Jede Fraktion wird gewogen. Der Anteil der reinen Samen wird in Prozenten ausgerechnet.
Tausendkorngewicht
Zur Ermittlung des Tausendkorngewichtes werden die Samen abgezählt und gewogen.
Keimfähigkeitstest
Es werden 400 Samen einer Partie in Keimschalen unter definierten Bedingungen zum Keimen gebracht. Die gekeimten Samen werden wöchentlich gezählt. Nach Ablauf der Keimperiode (baumartenabhängig) wird der Anteil gekeimter Samen in Prozent angegeben (Keimprozent).
Test auf Lebensfähigkeit (Tetrazoliumtest)
Dieser Test ersetzt den Keimfähigkeitstest bei den Arten, bei denen dieser aufgrund von Keimhemmung sehr lange dauert. Das Tetrazolium, ein oxidativer Farbstoff, färbt lebendes Samengewebe rot. Auch dieser Test erfolgt an 400 Samen je Partie; das Ergebnis wird in Prozent ausgegeben.
Keimtest Roteiche

Keimfähigkeitstest

Keimtest Roteiche_2

Keimfähigkeitstest

Keimtest Schwarzkiefer

Keimfähigkeitstest

Tetrazoliumtest

Tetrazoliumtest

Tetrazoliumtest

Tetrazoliumtest