Bei der Pflanzen-Züchtung werden täglich unzählige DNA-Proben im Labor untersucht. Die Züchter stehen vor der technischen Herausforderung, die DNA schnell und trotzdem fehlerfrei zu testen. Eine automatisierte Vorrichtung unterstützt im Labor bei der Vorbereitung der Proben für die Analyse.
In Pflanzen-Züchtungsprogrammen wird die DNA von Blatt- und Samengewebe mikrobiologisch untersucht, um Eigenschaften, wie Krankheitsresistenzen oder Vitamingehalt, zu bestimmen. Die Analyse muss schnell und sehr präzise durchgeführt werden. Es ist äußerst wichtig, dass die Ergebnisse fehlerfrei sind und reproduziert werden können. Dazu führen Labore mehrmals hintereinander die exakt gleichen Tests durch. Ebenso muss nachvollziehbar sein, welche Analysen bereits erfolgt sind. Ein weiteres zentrales Kriterium ist die Rückverfolgbarkeit der Proben: zu jedem Zeitpunkt muss klar sein, um welche Probe es sich genau handelt, um Verwechslungen zu vermeiden.
Automatisierte Systeme können heute nahezu den gesamten Analysevorgang unterstützen – von der Identifikation der Proben und der Entnahme bis hin zur Vorbereitung und den eigentlichen Tests. Dadurch werden die Labor-Mitarbeiter von eintönigen, immer wiederkehrenden Tätigkeiten befreit und haben mehr Zeit für anspruchsvolle Aufgaben. Gleichzeitig geht die Analyse schneller und die Qualität der Ergebnisse steigt.
Ein wichtiger Schritt des Analysevorgangs besteht darin, die DNA von Verunreinigungen zu befreien. Im automatisierten Labor übernimmt ein DNA-Extraktionsroboter diese Aufgabe. Er nutzt dazu eine spezielle Extraktions-Chemie, die magnetische Partikel enthält. Diese Partikel binden die Nukleinsäuren, aus der die DNA besteht. Die Verunreinigungen werden anschließend mit Wasser entfernt und die DNA ist bereit für die folgenden molekularbiologischen Analysen.
Für den Reinigungsvorgang befinden sich die DNA-Proben in sogenannten Deepwell-Platten, die speziell für die Lagerung von Laborproben konzipiert sind. Unterhalb der Platten sind acht permanente Magneten angebracht. Der Extraktions-Roboter führt mit einem 96-fachen Pipettierkopf – einer Vorrichtung mit einzelnen Pipetten, die gleichzeitig Flüssigkeit abgeben – die Extraktions-Chemie in die Platten ein. Die Magnetblöcke binden die magnetische Partikel in der Flüssigkeit am Boden der Deepwell-Platten. Sie können so einfach von der DNA getrennt werden. Anschließend wird diese mit Wasser gereinigt und steht für die weiteren Tests zur Verfügung.
Beim Extraktionsvorgang muss der Roboter sehr präzise arbeiten. Er muss den Pipettierkopf zuverlässig positionieren, um die Flüssigkeit exakt in die Platten einzufüllen. Steuerungen, Motoren und elektrische Achsen von Festo sorgen dafür, dass der Pipettierkopf schnell und millimetergenau arbeiten kann. Laborautomatisierungslösungen wie diese werden künftig immer häufiger in Laboren eingesetzt werden, damit die Pflanzen-Züchtung wettbewerbsfähig bleibt.