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DNA barcoding, mini-barcoding e metabarcoding: facciamo chiarezza.

Nei nostri articoli precedenti abbiamo spesso parlato di DNA barcoding, DNA mini-barcoding e DNA metabarcoding come metodologie genetiche capaci di identificare, rintracciare o verificare la presenza di uno o più specie di, o all’interno di, un campione biologico. 

Queste tre tipologie di analisi possono essere utilizzate in diversi settori come quello agroalimentare, erboristico, cosmetico, fitofarmaceutico o per la ricerca scientifica e studi filogenetici.

Ma qual è la differenza tra queste tipologie di analisi? Quando possono essere utilizzate?

Il DNA barcoding

Questa metodologia consente di identificare la specie di appartenenza di un prodotto o di un lotto di produzione. Ad esempio è possibile verificare se una specie di un filetto di pesce corrisponde a quanto riportato in etichetta, se una pianta officinale essiccata o tagliata da utilizzare per la produzione di estratti, tisane o cosmetici corrisponde a quanto acquistato o verificare la specie e la purezza di un macinato di carne.  

L’analisi è resa possibile dalla presenza di un segmento di DNA universale ma altamente caratterizzante di ogni specie. Questi segmenti sono presenti in tutti gli individui appartenenti alla medesima specie e, allo stesso tempo, si differenziano fortemente tra specie diverse. 

Per poter applicare questa tecnica è indispensabile poter estrarre dal campione del DNA di buona qualità. Per questo motivo la tecnica risulta particolarmente efficace su campioni freschi o che non abbiano subito lavorazioni particolarmente intensive, che a volte  causano degradazione del materiale genetico. 

IL DNA mini-barcoding

Questa tecnica è particolarmente utile proprio in quei casi in cui risulta complesso ottenere una sequenza di DNA sufficientemente lunga per poter sfruttare la tecnica del DNA barcoding, come nel caso di reperti antichi o campioni biologici che hanno subito forti lavorazioni, ad esempio prodotti vegetali lavorati,carni o pesci processati e conservati in olio o salamoia. 

L’approccio basato sul DNA mini-barcoding consente il riconoscimento di specie attraverso l’analisi di un segmento di DNA più corto rispetto a quello richiesto dal DNA barcoding, ma ritenuto essere sufficientemente distintivo per identificare in modo univoco la specie di appartenenza. Generalmente un approccio con mini-barcoding richiede un segmento di DNA della lunghezza di 100-200 paia di basi (il numero di coppie di basi azotate che contiene il segmento preso in analisi) rispetto alle 600-900 paia di basi richieste dal DNA barcoding. Tuttavia questa metodologia è meno utilizzata rispetto al DNA barcoding poichè spesso richiede l’ottimizzazione e la validazione dell’analisi per l’identificazione di una determinata specie.

Il DNA metabarcoding

La metodologia DNA metabarcoding, a differenza della tecnica classica del DNA barcoding e del DNA mini-barcoding, consente di identificare contemporaneamente tutte le specie presenti all’interno di un unico campione. I target ideali di questa tecnica sono i prodotti semilavorati o lavorati che vedono la presenza di più specie animali o vegetali, come ad esempio tè e tisane, carni macinate miste, preparati ittici, etc. In questo caso le operazioni di estrazione e sequenziamento del DNA sono seguite da protocolli più complessi e dedicati, e l’analisi dei risultati analitici ottenuti necessita un approccio bioinformatico ben strutturato e validato. Questa tipologia risulta quindi più complessa rispetto al DNA barcoding e di conseguenza necessita tempistiche più lunghe e costi più elevati. 

In FEM2-Ambiente abbiamo avuto modo di testare e utilizzare queste metodologie sia in campo commerciale che per la ricerca scientifica, di seguito riportiamo alcuni esempi: 

DNA barcoding:

DNA mini-barcoding:

DNA metabarcoding:

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