nieuwsbrief

Inschrijven op de gratis nieuwsbrief

  
  

DNA-barcodes identificeren schadelijke organismen
30.04.2012  Kan EU plantenziekten en plagen aan de grens tegenhouden?

De wereldwijde handel in plantaardige producten neemt nog steeds toe. Daardoor verhoogt de kans op insleep en verspreiding van ziekten en plagen. De Europese Unie hanteert een ‘zwarte lijst’ van quarantaineorganismen die een 300-tal schimmels, virussen, bacteriën, fytoplasmen, insecten en aaltjes telt. De vraag rijst of het haalbaar is dat elk land en elk analyselabo de experts voor al die verschillende organismen in huis heeft. Of kan er een meer generieke en toch betrouwbare diagnosemethode ontwikkeld worden voor de lokale labo’s in de EU en in derde landen die naar hier exporteren? Het antwoord luidt ‘QBOL’, de moleculaire ontrafeling van quarantaineorganismen en de ontwikkeling van DNA-barcodes voor een betrouwbare identificatie. Wetenschappelijk directeur van het ILVO-onderzoeksdomein Gewasbescherming Martine Maes is één van de coördinatoren van het initiatief.

Wat is QBOL precies ?
Martine Maes: QBOL staat voor ‘Quarantaine en Barcoding of Life’ en wil DNA-barcodes voor de quarantaineorganismen ontwikkelen. Hiertoe wordt het DNA van de quarantaineorganismen en van hun aanverwante soorten in kaart gebracht. De DNA-barcode is een nieuw instrument voor diagnose dat toelaat om de organismen snel te identificeren. En uiterst nauwkeurig, wat economisch belangrijk is want de impact voor land-, tuin-, bosbouw en groene ruimte kan bijzonder groot zijn wanneer een quarantaineorganisme Europa binnenraakt en zich verspreidt.

gewasziekteb_Q-bank.eu.1.jpgDe uitdaging is dat die quarantaine organismen tot heel verschillende groepen behoren: bacteriën, schimmels, virussen, fytoplasmen, insecten, mijten en nematoden. Hun identificatie gebeurt traditioneel aan de hand van zeer verschillende technieken en protocollen. Voor de hogere organismen zoals insecten, nematoden en dikwijls ook schimmels zijn uiterlijke visuele kenmerken vaak de identificatiesleutel. Maar soms kan je in een verdacht staal visueel niet uitmaken van welk insect een vleugel nu precies afkomstig was.

Organismen zoals bacteriën, virussen en viroiden identificeert men met biochemische, genetische en plantentesten. Ook daar botsen we op onzekerheden: op planten, plantenproducten en in bodem of water treffen we soms organismen aan die sterk lijken op het quarantaineorganisme, maar het toch niet zijn. Bacteriën zijn bijvoorbeeld dikwijls zeer verwant met elkaar, maar de ene is een ziekteverwekker of zelfs een quarantainebacterie en de andere niet. Het gebeurt ook dat quarantaineorganismen aanwezig zijn zonder dat er uiterlijke ziektetekenen of schade op het plantenmateriaal te zien zijn. Die komen dan ongemerkt het land binnen.

gewasziekte_Q-bank.eu.2.jpgOm al die redenen hoor je als diagnoselabo een erg brede multidisciplinaire expertise uit te bouwen, maar dan nog zijn er beperkingen. Europa heeft daarom het ambitieuze onderzoeksproject QBOL (2009-2012) opgezet. Een 20-tal universiteiten, onderzoekscentra en fytosanitaire organisaties gooien zich samen op de ontrafeling van het DNA van de quarantaineorganismen. Want als je unieke DNA-barcodes van elke ziekteverwekker hebt en de bijhorende analyseprotocollen, dan worden ziekteverwekkers makkelijker te identificeren voor publieke en commerciële spelers op de wereldmarkt maar vereenvoudigt ook de monitoring van die organismen in natuurlijke bestanden en de omgeving.

De overkoepelende QBOL-coördinator is Plant Research International van Wageningen UR. Er zijn deelcoördinatoren per type organisme. Zo leidt het Centraal Bureau van de Schimmelculturen (CBS, Nederland) de identificatie van schimmels in goede banen, regelt het Food and Environment Research Agency (FERA, Verenigd Koninkrijk) de barcoding van de virussen en neemt het Institut national de la recherche agronomique (INRA, Frankrijk) het voortouw wat betreft insecten. ILVO leidt het bacterieel onderzoek. De partners voor de barcoding van de Q-bacteriën in QBOL zijn ILVO, Universiteit Gent en ACW (Zwitserland).

Zit het volledige DNA van elke ziekteverwekker dan in de databank van QBOL?
QBOL ontwikkelt de barcodes. Die zijn inderdaad gebaseerd op DNA, maar slechts op een klein stukje in een bepaald gen. Het genoom is het geheel van de erfelijke info in een cel. De onderzoekers gaan in dat genoom op zoek naar stukjes DNA waarin genoeg sequentievariatie zit om het onderscheid te kunnen maken ten opzichte van alle andere (onder)soorten. Want het venijnig addertje onder het gras is dat ook de DNA-volgorde, de streepjescode, van aan elkaar verwante soorten vaak erg gelijkend is. Zodra je het afwijkende stukje DNA hebt gevonden, kan je dat beschouwen als de unieke barcode voor de quarantainebacterie. Al die informatie wordt dan samengebracht en is vrij raadpleegbaar via een online databank: de Q-bank.

plaag_Q-bank.eu.2.jpgDe databank is inmiddels in opmaak en wordt nog elke dag verder aangevuld vanuit de verschillende onderzoekscentra. Het komt zeker ten goede aan de kwaliteit van de inspecties in Europa, vooreerst al omdat iedereen uniforme onderzoeksmethoden kan gaan hanteren voor die heel uiteenlopende organismen. Niet alleen zijn er duidelijke protocollen. Er is ook informatie over de verwante organismen om deze niet foutief als quarantaineorganisme te aanzien.

Biotechnologie is volop binnengetreden in de diagnose van plantenziekten. Hoe complex is het eigenlijk om een barcode voor een bacterie te vinden?
Via barcoding probeert men bij ILVO klaarheid te scheppen in het kluwen van quarantainebacteriën en hun aanverwanten. Het eerste grote werk daarbij is de compilatie van het nodige materiaal en het aanleggen van goede werkcollecties van bacteriën. Vervolgens worden DNA-barcoderegio’s gezocht via uitgebreide sequentieanalyse. In het QBOL-onderzoek zijn er voor de bacteriën al een 3.000-tal sequentieanalysen gebeurd en vanuit die informatie zijn reeds barcodes gedestilleerd voor een 14-tal bacteriën van de quarantainelijst.

Wat is de relatie tot de gebruikers en andere bestaande databanken en netwerken voor plantenziekten?
Er is uitgebreid contact met onderzoekers en officiële diensten binnen en buiten Europa. Zij leveren isolaten van quarantaineorganismen en de aanverwante soorten aan de QBOL-partners. Er zijn in QBOL ook partners die deelnemen aan de ringtesten. Deze ringtesten moeten ervoor zorgen dat de gegevens en de protocollen van de Q-bank gecontroleerd en gevalideerd worden. Daarnaast worden er barcoding-trainingen georganiseerd in landen zoals China, India, Honduras en Kenya.

virus_Q-bank.eu.2.jpgDe rijke QBOL-database mag uiteraard ook geen alleenstaand instrument zijn. Omwille van de functionaliteit wordt deze gegevensbank gekoppeld aan andere bestaande databases. In Q-bank wordt zo veel mogelijk verwezen naar andere websites die informatie bevatten over die quarantainebacteriën, zoals bijvoorbeeld naar databanken met foto’s, verspreidingskaarten, diagnoseprotocollen, informatiebrochures van de European and Mediterranean Plant Protection Organisation, en naar de publieke collecties waarin de geselecteerde referentiestammen gedeponeerd zijn.

Het is allemaal een kwestie van goed samenwerken onder specialisten. In Vlaanderen hebben we het onderzoeksconsortium B-net, met het UGent-Laboratorium voor Microbiologie, de BCCM/LMG Bacteria Collectie en StrainInfo (beide ook UGent) en ILVO-Plant Gewasbescherming met zijn Nationaal Referentielaboratorium voor Plantenziekten.

Waar willen jullie naar toe met de Q-bank?
Uiteraard moeten we de databank goed onderhouden en voortdurend actualiseren opdat die nuttig zou zijn voor allerlei overheidsinstanties en eindgebruikers. QBOL-coördinator Peter Bonants (WUR) zei het zo bij de aanvang van het project: “Uiteindelijk is het de bedoeling dat inspecteurs overal in Europa uniforme methodes gaan hanteren om Q-organismen vast te stellen. Een douanier op Schiphol bepaalt de DNA-barcode van een onbekend insect in een door hem te controleren partij rozen. Hij zoekt de DNA-barcode op in een database om te checken of het om een schadelijk insect gaat, waardoor hij de partij zal moeten afkeuren. Als uit de database blijkt dat het om een onschuldig beestje gaat, kan hij de partij rozen gewoon doorlaten.”

Meer info: QBOL & Q-bank

Bron: |

Beeld: QBOL.org & Q-bank.eu

In samenwerking met: ILVO

Volg VILT ook via