Name: Mikrobielle DNA-Analyse im Feld mit einem biologischen Extraktions-Feldkit und einer Feld-qPCR-Einheit (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-01-02T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 33 s
Description: Erfahren Sie die Isolierung mikrobieller DNA mit einem biologischen Extraktions-Feldkit und deren Analyse mittels Feld-qPCR. Diese Methode ermöglicht zuverlässige Umweltüberwachung in abgelegenen Gebieten.

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<ol><li>Adeloju, S. B., Khan, S., Patti, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+contamination+of+groundwater+and+its+implications+for+drinking+water+quality+and+human+health+in+under-developed+countries+and+remote+communities-a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Sci%22%5BJournal%5D)">Arsenic contamination of groundwater and its implications for drinking water quality and human health in under-developed countries and remote communities-a review.</a> Appl Sci. 11 (4), 1926(2021).</li>
<li>Masindi, V., Foteinis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Groundwater+contamination+in+Sub-Saharan+Africa%3A+Implications+for+groundwater+protection+in+developing+countries%5BTitle%5D)+AND+%22Clean+Eng+Technol%22%5BJournal%5D)">Groundwater contamination in Sub-Saharan Africa: Implications for groundwater protection in developing countries.</a> Clean Eng Technol. 2 (1), 100038(2021).</li>
<li>Balasooriya, B. K., Rajapakse, J., Gallage, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+drinking+water+quality+issues+in+remote+and+Indigenous+communities+in+rich+nations+with+special+emphasis+on+Australia%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">A review of drinking water quality issues in remote and Indigenous communities in rich nations with special emphasis on Australia.</a> Sci Total Environ. 903 (1), 166559(2023).</li>
<li>Chen, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+attenuation+potential+of+vinyl+chloride+and+butyl+acrylate+released+in+the+East+Palestine%2C+Ohio+train+derailment+accident%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Natural attenuation potential of vinyl chloride and butyl acrylate released in the East Palestine, Ohio train derailment accident.</a> Environ Sci Technol. 58 (40), 17743-17755 (2024).</li>
<li>Singer, L. T., Schumacher, F., Fabisiak, J., Dietz, L. J., Ciesielski, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+East+Palestine+train+derailment%3A+A+complex+environmental+disaster%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotoxicol+Teratol%22%5BJournal%5D)">The East Palestine train derailment: A complex environmental disaster.</a> Neurotoxicol Teratol. 110, 107522(2025).</li>
<li>Rubin, B. E. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+impact+of+storage+conditions+on+microbial+community+composition+in+soil+samples%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Investigating the impact of storage conditions on microbial community composition in soil samples.</a> PLoS One. 8 (7), e70460(2013).</li>
<li>Fromin, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impacts+of+soil+storage+on+microbial+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Soil%22%5BJournal%5D)">Impacts of soil storage on microbial parameters.</a> Soil. 11 (1), 247-265 (2025).</li>
<li>Wang, Y., Li, X., Chi, Y., Song, W., Yan, Q., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+of+the+freshwater+microbial+community+structure+and+assembly+processes+during+different+sample+storage+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Microorganisms%22%5BJournal%5D)">Changes of the freshwater microbial community structure and assembly processes during different sample storage conditions.</a> Microorganisms. 10 (6), 1176(2022).</li>
<li>Kia, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrity+of+the+human+faecal+microbiota+following+long-term+sample+storage%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Integrity of the human faecal microbiota following long-term sample storage.</a> PLoS One. 11 (10), e0163666(2016).</li>
<li>Seifert-Dähnn, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Costs+and+benefits+of+automated+high-frequency+environmental+monitoring-the+case+of+lake+water+management%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Manage%22%5BJournal%5D)">Costs and benefits of automated high-frequency environmental monitoring-the case of lake water management.</a> J Environ Manage. 285 (1), 112108(2021).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Groundwater+Sampling+%28SESDPROC-301-R3%29%22">Groundwater Sampling (SESDPROC-301-R3)</a>. , United States Environmental Protection Agency. Washington, D.C. (2013).</li>
<li>Microbial Insights. , Microbial Insights, Inc. At. At 
 <a target="_blank" href="https://microbe.com/">https://microbe.com/</a> (2025).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>5/16" Siliziumrohr</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>796753613221</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Kühlboxen</td><td>Staples (www.staples.com)</td><td>24299978</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>DNA-Isolations-Feldkit</td><td>Microbial Insights, Inc.&nbsp;</td><td>https://microbe.com/bio-extract/</td><td>Proprietär</td></tr><tr><td>Feld-qPCR-Einheit mit Zubehör</td><td>Microbial Insights, Inc.&nbsp;</td><td>https://microbe.com/fieldquant/</td><td>Proprietär</td></tr><tr><td>Handschuhe</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>Kommt auf die Größe an</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Grundwasserfilter</td><td>Microbial Insights, Inc.&nbsp;</td><td>https://microbe.com/wp-content/uploads/2025/08/MI-Sampling-US-01.02-bio-flo_dna_mi.pdf</td><td></td></tr><tr><td>Eis</td><td>Lokaler Kiosk</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Kamoer DIP1500 peristaltische Pumpe 24 V 1500 mL/min Höhepunkt</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>701705886813</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Nadelzange</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>762983170575</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Papiertücher</td><td>Staples (www.staples.com)</td><td>2126874</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Sicherheitsbrille</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>B0BNHKWR6W</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr><tr><td>Sharpie Fine Tip Marker</td><td>Amazon (www.amazon.com)</td><td>71641300033</td><td>Alternative Modelle könnten akzeptabel sein</td></tr></tbody></table>

mikrobielle dna-analyse im feld mit einem biologischen extraktions-feldkit und einer feld-qpcr-einheit

Microbial DNA Analysis in the Field Using a Biological Extraction Field Kit and a Field qPCR Unit

DNA-Extraktion aus repräsentativen Umweltproben wurde sowohl mit dem biologischen Feld-Kit als auch mit einer hoch validierten laborbasierten Methode, die zuvor beschriebenwurde, durchgeführt. Wie in Abbildung 4 gezeigt, wurde die erfolgreiche Abschluss der DNA-Isolierung mit dem Feldkit bestätigt, als qPCR-Ergebnisse mit einer hochvalidierten laborbasierten Extraktionsmethode verglichen wurden. Diese Konsistenz bestätigt, dass die Methode die DNA-Integrität von Umweltproben im Feld bewahrt hat.
Die Komponenten des Feld-qPCR-Kits sind in Abbildung 5 dargestellt. Die Analyse einer Standardkulturverdünnung von Dehalococcoides (DHC) mit der Feld-qPCR-Einheit wurde sowohl bei Innen- (21 °C) als auch Außentemperatur (30 °C) durchgeführt, um die Robustheit des Instruments unter realen Feldbedingungen zu veranschaulichen. Die in Abbildung 6 gezeigten Ergebnisse heben die geringe Abweichung bei 10 verschiedenen Wiederholungen jeder Variante hervor. Zum vollständigen Kontext: DHC ist ein Organismus, der chlorierte Lösungsmittel abbauen kann, und wird in der Umweltsanierungsindustrie häufig mittels qPCR quantifiziert4.
Um die Präzision der Instrumente zu validieren, wurde DHC in drei verschiedenen Konzentrationen mit zehn Feld-qPCR-Instrumenten analysiert, die in Duplikaten durchgeführt wurden (Abbildung 7). Selbst bei niedrigen Häufigkeiten blieb die relative Standardabweichung über alle Läufe hinweg niedrig (unter 5 %). Beachten Sie, dass im Vergleich zur Standardabweichung die relative Standardabweichung für logarithmische Daten wichtig ist, da sie die Ergebnisse durch folgende Gleichung normalisiert:
<img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/69713/69713eq1.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Equation 1">
Dabei ist RSD relative Standardabweichung, σ die Standardabweichung des Datensatzes und μ der Mittelwert des Datensatzes.
Zusammen liefern beide Methoden in diesem Artikel reproduzierbare Ergebnisse über Replikationsfeldextraktionen und qPCR-Assays. Die Übereinstimmung zwischen Feld- und Laborextraktionen sowie qPCR-Analyse zeigt, dass zuverlässige, hochwertige Daten ohne Abhängigkeit von Laborinfrastruktur gewonnen werden können, was mikrobielle Analysen in abgelegenen oder ressourcenbegrenzten Umgebungen ermöglicht.
<img alt="Abbildung 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig1.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 1"> 
Abbildung 1: Komponenten des gekapselten Filterkits. Der gekapselte Filter wird verwendet, um die Biomasse aus der Wasserprobe herauszufiltern. Durch die Verbindung mit einer peristaltischen Pumpe über einen Schlauch wird Wasser durch den Filter geleitet. Nachdem das gesamte Wasservolumen notiert wurde, wird das Wasser entsorgt und die auf dem Filter gesammelte Biomasse bereit zur DNA-Extraktion. Komponenten: a. sterile Röhre, die den Filter und die Komponenten vor und nach der Nutzung hält, b. Einlasskappe, c. Schlauchklemme, d. Luer-Locking-Schlauchadapter, e. gekapselter Filter, f. Gummiauslasskappe. Bild mit Genehmigung von Microbial Insights, Inc.12 verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig2.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 2"> 
Abbildung 2: Filter- und Rohrverbindung. Das Rohr wird über den Adapter für den Schluer-Locking-Schlauchanschluss geschoben und mit der Rohrklemme fixiert. Das andere Ende des Rohrs ist mit einer peristaltischen Pumpe verbunden (diese Verbindung und der Betrieb der Pumpe liegen außerhalb des Anwendungsbereichs dieses Protokolls). Bild mit Genehmigung von Microbial Insights, Inc.12 verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig3.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 3"> 
Abbildung 3: Komponenten des DNA-Isolations-Feldkits. Alle Komponenten sind vor der Anwendung steril. Zu den Komponenten gehören: (1) verkapseltes Filterkit (siehe Abbildung 1 für weitere Details), (2) 3 mL Spritze, (3) 1 mL Spritze, vorgeladen mit Lösung A, verdeckt, (4) 1 mL Spritze, vorgeladen mit Lösung B, verdeckt, (5) 3 mL Spritze, (6) Silikonperlrohr, (7) 1 mL Spritze mit Isolationssäule, (8) 1 mL Einweg-Transferpipett, (9) DNA-Isolationsproben-Vorbereitungskartusche, (10) 1,5 mL Mikrozentrifugenröhre. Nicht abgebildet: Parafilm-Quadrate zum Abdichten beim Schütteln und Alkohol-Vorbereitungstücher zur Reinigung der Oberfläche für die Extraktion. Bild mit Genehmigung von Microbial Insights, Inc.12 verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig4.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 4"> 
Abbildung 4: Feldextraktionsvergleich mit realen Proben. Vergleichende qPCR-Ergebnisse von DNA, die aus zwei repräsentativen Proben mit einer Labormethode (rote Balken) isoliert wurde, im Vergleich zum biologischen Extraktions-Feldkit (blaue Balken). Diese wurden nicht im Replikat analysiert, wie es bei einer Standard-qPCR-Analyse zu erwarten wäre. Genziele (x-Achse) zeigen eine Häufigkeit (y-Achse) innerhalb einer Größenordnung für beide Methoden. Informationen zu jedem spezifischen Genziel sind nicht enthalten, da sie außerhalb des Umfangs dieses Artikels liegen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig5.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 5"> 
Abbildung 5: Feldbasiertes qPCR-Instrument und Komponenten. Die Komponenten umfassen: A. Das feldbasierte qPCR-Instrument, B. Probenvorbereitungstray, C. Prüfstreifen mit lyophilisierten Reagenzien, D. Telefon vorgeladen mit der Anwendung zum Ausführen des Instruments. Bild mit Genehmigung von Microbial Insights, Inc.12 verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig6.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 6"> 
Abbildung 6: Demonstration der Feld-qPCR-Robustheit. Dehalococcoides (DHC) Standard wurde in zehn Replikaten unter Außen- (30 °C, rote Balken) und Innentemperaturen (21 °C, blaue Balken) analysiert, was die Zuverlässigkeit des Instruments für den Einsatz unterstreicht. Die Replikationslaufzahl wird entlang der x-Achse aufgeführt und die berechnete DHC-Häufigkeit entlang der y-Achse. Der Innen-Mittelwert (20 °C) wurde mit 4,92 × 10² Zelle/mL berechnet, SD = 1,14 × 10² Zellen/mL (n = 10), und der Außen-Mittelwert (30 °C) wurde mit 5,89 × 10² Zellen/mL berechnet, SD = 1,80 × 10² Zelle/mL (n = 10). Messungen bei 20 °C und 30 °C unterschieden sich nicht signifikant (Welchs t-Test, p = 0,17). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>
<img alt="Abbildung 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69713/69713fig7.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 7"> 
Abbildung 7: Demonstration der Feld-qPCR-Präzision. Präzisionsleistung zwischen 10 verschiedenen Instrumenten, dupliziert bei drei verschiedenen Standardkonzentrationen. Der wahre Wert und die Replikationszahl (n = 2 für 10 Instrumente bei jeder Standardkonzentration) sind entlang der x-Achse aufgeführt, mit farbigen Balken, die spezifisch für die Feldeinheit sind. Die y-Achse zeigt die berechnete Häufigkeit für jeden Durchlauf. Die prozentuale relative Standardabweichung für jede Standardkonzentration ist in den gestrichelten Linien über den Balken dargestellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69713/69713fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.</a>

Mikrobielle DNA-Analyse im Feld mit einem biologischen Extraktions-Feldkit und einer Feld-qPCR-Einheit

As quantitative PCR (qPCR) is adopted more widely across industries, the capacity to extract and analyze DNA in remote settings without logistical hurdles ...

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Research

Forschung

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Environment

Umwelt

Eine neuartige halbautomatische Hybrid-DNA-Extraktionsmethode für den Einsatz mit umweltbedingten Geflügelproduktionsproben wurde entwickelt und zeigte Verbesserungen gegenüber einer herkömmlichen mechanischen und enzymatischen Extraktionsmethode in Bezug auf die quantitativen und qualitativen Schätzungen der gesamten Bakteriengemeinschaften.

Ein Hybrid-DNA-Extraktionsmethode für die qualitative und quantitative Bewertung der bakteriellen Gemeinschaften aus Zucht Proben

Zwei komplementäre Analysen von atmosphärischen biologischen Partikeln aus Luftprobefiltern werden hier beschrieben: die Extraktion und der Nachweis von Endotoxin und von DNA.

Air-abgetastete Filteranalyse für Endotoxine und DNA-Gehalt

Wir beschreiben eine effiziente, robuste und kosteneffektive Methode zur Nukleinsäure von Tupfern zur Charakterisierung von Bakteriengemeinschaften Extraktion unter Verwendung von 16S rRNA-Gen-Amplikons Sequenzierung. Das Verfahren ermöglicht eine gemeinsame Verarbeitungsansatz für mehrere Probenarten und beherbergt eine Reihe von nachgelagerten analytischen Prozessen.

Effiziente Nukleinsäure-Extraktion und 16S rRNA Gen-Sequenzierung für bakterielle Gemeinschaft Charakterisierung

Ein Protokoll zur Quantifizierung von bakteriellen 16S rRNA-Genen und Transkripten aus Küstensedimenten mittels Echtzeit-PCR wird bereitgestellt. Die Methodik umfasst die Co-Extraktion von DNA und RNA; Herstellung von DNA-freier RNA; und Quantifizierung von 16S rRNA-Genen und -Transkripten mittels RT-q-PCR, einschließlich Standardkurvenkonstruktion.

Gleichzeitige DNA-RNA-Extraktion aus Küstensedimenten und Quantifizierung von 16S rRNA-Gene und Transkripte von Real-time PCR

Schnelle und präzise Erkennung von Krankheitserregern vor Ort, vor allem bodenbürtige Pflanzenpathogene, ist wichtig zur Vermeidung weiterer Inokulum Produktion und Verbreitung von Pflanzenkrankheiten im Feld. Die entwickelte Methode hier über eine tragbare Echtzeit-PCR-Detection-System ermöglicht vor Ort Diagnose unter Feldbedingungen.

Vor-Ort-molekulare Erkennung von bodenbürtige Phytopathogene mit einem tragbaren Echtzeit-PCR-System

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Amplikons Sequenzdaten von Boden, Rhizosphäre und Wurzel Endosphere mikrobiome zu erhalten. Diese Informationen kann verwendet werden, um die Zusammensetzung und Vielfalt der Anlage verbundenen mikrobieller Gemeinschaften zu untersuchen, und eignet sich für den Einsatz mit einer Vielzahl von Pflanzenarten.

Die Wurzel Mikrobiom zu erkunden: Extrahieren von Bakteriengemeinschaft Daten aus dem Boden, die Rhizosphäre und die Wurzel Endosphere

Ausgrabung der Pflanzenwurzeln aus dem Bereich sowie Verarbeitung von Proben in Endosphere, Rhizosphäre und Boden sind im Detail beschrieben, einschließlich DNA-Extraktion und Analyse-Methoden. Dieses Papier soll anderen Labors, diese Techniken für die Untersuchung von Böden, Endosphere und Rhizosphäre mikrobiome zu ermöglichen.

Isolierung und Analyse der mikrobiellen Lebensgemeinschaften im Boden, Rhizosphäre und Wurzeln in mehrjährige Grass Experimente

Verständnis der biologischen Zusammensetzung der Umwelt Feinstaub ist wichtig für das Studium der seine erheblichen Auswirkungen auf die Gesundheit und Krankheit zu verbreiten. Hier haben wir drei Arten von Bioaerosol Probenahmeverfahren und eine biologische Analyse der Luft Mikroben um in der Luft mikrobielle Gemeinschaften unter verschiedenen Umweltbedingungen besser zu erkunden.

Zusammensetzung und Verteilungsanalyse Bioaerosole unter verschiedenen Umweltbedingungen

Das Protokoll erkennt wichtige Gene für den Methankreislauf in den Feuchtgebieten der südtexanischen Küste und visualisiert ihre räumliche Verteilung, um das Verständnis der Methanregulierung und ihrer Umweltauswirkungen in diesen dynamischen Ökosystemen zu verbessern.

Wir danken den C-REAL-Mitgliedern für ihre Unterstützung bei der Feldbeobachtung und bei Laboranalysen.Visualisierung der mikrobiellen Dynamik des Methankreislaufs in Küstenfeuchtgebieten

Diese Studie präsentiert eine schnelle ddPCR-Methode zur Quantifizierung des Bodenmikroorganismus-Biomasse- und Pilz-zu-Bakterien-Verhältnisses. Obwohl ddPCR-abgeleiteter mikrobieller Biomassekohlenstoff nur eine schwache Korrelation mit Chloroform-Fumigationsschätzungen aufweist, bietet die Methode einen sensiblen, skalierbaren molekularen Ansatz zur Beurteilung der mikrobiellen Häufigkeit ohne zusätzliche Bodenprobennahmen oder den Einsatz von Härte.

Bestimmung der mikrobiellen Biomasse im Boden mittels Digital Droplet PCR (ddPCR)

Erfahren Sie die Isolierung mikrobieller DNA mit einem biologischen Extraktions-Feldkit und deren Analyse mittels Feld-qPCR. Diese Methode ermöglicht zuverlässige Umweltüberwachung in abgelegenen Gebieten.

Mikrobielle DNA-Analyse im Feld mit einem biologischen Extraktions-Feldkit und einer Feld-qPCR-Einheit

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