Fische am genetischen Barcode erkennen

Hintergrund und Zielsetzung

Westafrika ist ein wichtiger Fisch-Lieferant für den europäischen Markt. Die hohe Artenvielfalt und das häufige Fehlen jeglicher Fischereikontrollen führen immer wieder dazu, dass importierte Fischereiprodukte falsch deklariert sind. Derartige Fehldeklarationen können illegale Fänge verschleiern. Fischereiprodukte können zu einem Risiko für Verbraucher werden, wenn man ihre Herkunft nicht rückverfolgen kann. Speziell für verarbeitete Fischereiprodukte ist eine klassisch morphologische Artbestimmung häufig unmöglich, deshalb setzen sich zunehmend genetische Nachweisverfahren durch. Dafür braucht man allerdings validierte Standards. Ziel unseres Projektes ist es, alle kommerziell interessanten Fischarten Westafrikas anhand von Referenzexemplaren genetisch zu charakterisieren und in einer öffentlichen Datenbank verfügbar zu machen. Für wandernde Arten ist eine regionale Zuordnung besonders schwierig: Für Arten wie etwa den stark befischten Gelbflossenthun (Thunnus albacares) wollen wir zusätzlich anhand einer Genomsequenzierung genetische Marker finden, mit denen sich Bestände charakterisieren lassen. Das könnte auch zum besseren Management der Fische beitragen.

Vorgehensweise

Das Thünen-Institut für Fischereiökologie verfügt über eine reichhaltige Probensammlung ostatlantischer Fischarten. Die DNS dieser Proben isolieren wir im Labor und vervielfältigen anschließend spezifische Abschnitte mitochondrialer und nukleärer Gene. Diese werden sequenziert und für die entwickelte Datenbank ausgelesen. Das Genom des Gelbflossenthuns sequenzieren wir mit der sogenannten "whole-genome low-coverage"-Methode: Die gesamte DNS wird zunächst in kleine Fragmente zerlegt, anschließend vervielfältigt, abgelesen und schließlich zu langen DNS-Sequenzen zusammengesetzt. Anhand individueller DNS-Markierungen können wir das Genom von dutzenden Individuen gleichzeitig auslesen und somit Individuen aus unterschiedlichen Beständen charakterisieren.

Daten und Methoden

PCR-basierte Amplifikation von spezifischen mitochondrialen und nukleären Genabschnitten; Sanger-Sequenzierung der PCR-Produkte; Whole-genome low-coverage-Sequenzierung (Illumina Plattform).

Ergebnisse

In dem Projekt wurden die genetischen Barcodes von insgesamt 488 Arten und 882 Einzelproben erfasst. Alle Daten sind in der kuratierten Gen-Datenbank www.aquagene.org öffentlich abrufbar, wobei für jede Probe Zusatzinformationen wie Probenahmeort und -datum, sowie nach Möglichkeit Fotos, zur Verfügung stehen. Vor allem Kontrollbehörden und Wissenschaftler haben so die Möglichkeit eigene DNA Sequenzen mit der Datenbank abzugleichen, um Fischproben zweifelsfrei bestimmen zu können. Die Datenbank wird auch nach Projektabschluss laufend erweitert.

Die genomische Analyse der Bestandsstruktur vom Gelbflossen-Thun hat gezeigt, dass es sich bei atlantischen und indo-pazifischen Individuen um verschiedene Bestände mit nur geringem Austausch handelt. Dabei genügen nur wenige der neu identifizierten genetische Marker, um die Herkunftsregion eines Fisches mit hoher Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, was einen praktischen Nutzen für den Verbraucher- sowie Artenschutz hat. Wie das Projekt gezeigt hat, lassen sich durch den Vergleich von ganzen Genomen Bestandsstrukturen selbst für Arten identifizieren, die durch große Populationen und ausgeprägtes Schwimmverhalten charakterisiert sind.

Links und Downloads

www.aquagene.org