Detection of native and invasive crayfish using environmental DNA

In der Schweiz sind einheimische Flusskrebsarten aufgrund der Einführung invasiver Arten, insbesondere des Signalkrebses (Pacifastacus leniusculus), akut gefährdet. Eine präzise Bestimmung der Verbreitung und Abundanz sowohl einheimischer als auch invasiver Flusskrebspopulationen ist entscheidend für die Umsetzung effektiver Schutz- und Managementmassnahmen. Umwelt-DNA (eDNA) hat sich als vielversprechende nicht-invasive Methode zur Erkennung von Arten in aquatischen Lebensräumen etabliert. Diese Studie konzentriert sich auf die Optimierung und Validierung von artspezifischen eDNA-basierten quantitativen PCR-Assays (qPCR) zur Detektion von P. leniusculus und behandelt Herausforderungen wie niedrige DNA-Konzentrationen, die durch eine geringe Individuenanzahl oder kleine Populationsdichten der Art bedingt sind. Faktoren wie die Verdünnung und der Abbau von eDNA in Fliessgewässern beeinflussten zusätzlich die Wirksamkeit der Methode. Als Reaktion auf diese Herausforderungen wurden technische Verbesserungen umgesetzt, um die Effizienz und Genauigkeit zu erhöhen. Die Sensitivität konnte durch die Senkung der Detektionsgrenze verbessert werden. Diese Verfeinerungen gewährleisteten eine höhere Zuverlässigkeit der qPCR-Methode, wodurch P. leniusculus auch bei niedrigem Artenvorkommen detektiert werden konnte, was für die frühzeitige Erkennung und das Management der invasiven Art von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus wurde die Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) als alternative molekulare Technik untersucht. Ein Monitoring der Flusskrebse wurde in natürlichen Fliessgewässern durchgeführt, wobei nicht nur der invasive P. leniusculus, sondern auch einheimische Arten wie Astacus astacus (Edelkrebs) und Austropotamobius torrentium (Steinkrebs) im Fokus standen. Die eDNA aller Arten wurde erfolgreich mittels qPCR in den Wasserproben nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigten, dass die eDNA-basierte Detektion mittels qPCR eine höhere Sensitivität im Vergleich zu LAMP und traditionellen visuellen Methoden bei der Identifizierung von Flusskrebsen in natürlichen Fliessgewässern aufwies. Die Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit von eDNA als leistungsstarkes Werkzeug zur Artenbestimmung und zum Monitoring in aquatischen Ökosystemen.