Onderzoeksproject Detectie en identificatie van plantenpathogenen met nanopore sequencing
Verkennen van praktische toepassingen voor metabarcoding met MinION ter ondersteuning van het toezicht op gereguleerde plantenpathogenen
Algemeen kader
Een MinION metabarcoding toestel is geschikt en in bepaalde gevallen een meerwaarde voor de detectie en identificatie van plantenpathogenen. Dat is de conclusie uit enkele casestudies die ILVO uitvoerde in het onderzoeksproject METAMINSURV. Voor een eerste screening op aanwezigheid van schimmelpathogenen werkte het goed. Menginfecties van floeembacteriën in kaart brengen lukte ook beter via MinION metabarcoding dan met een klassieke Sanger sequencing. MinION metabarcoding draait op basis van zogenoemde nanopore sequencing. Het voordeel is dat de DNA basenvolgorde kunnen bepaald worden via een draagbaar DNA sequenceringstoestel (MinION). Het project METAMINSURV onderzocht de haalbaarheid in een diagnostische context om snel en accuraat plantenpathogenen te detecteren en identificeren.
Onderzoeksaanpak
Er zijn twee cases uitgewerkt: 1) bacteriën die zich in het floëem van een een plant bevinden, meer bepaald “Candidatus Phytoplasma” en “Candidatus Liberibacter” soorten en 2) pathogene schimmels in bossen in complexe gemeenschappen van verschillende oorsprong (zaden van coniferen en sporenvallen). Om het potentieel van MinION metabarcoding in kaart te brengen werden verschillende technische uitdagingen rond het metabarcoding-proces uitgeklaard en op punt gesteld tijdens het project. Toegepast op beide case studies beantwoordde ILVO volgende specifieke onderzoeksvragen: Welke barcode(s), primer(s) en referentie database(s) combinaties zijn geschikt voor de desbetreffende case studies? Wat zijn de voordelen en beperkingen van het gebruik van MinION metabarcoding voor de detectie en identificatie van plantenpathogenen (wat is dus de gevoeligheid, de specificiteit, de snelheid, de kostprijs)? Hoe bruikbaar ten slotte zijn de ontwikkelde protocollen voor andere barcode/organisme combinaties?
Relevantie/Valorisatie
Bij de schimmelpathogenen werd besloten dat de MinION metabarcoding techniek kan gebruikt worden voor zowel een eerste screening op schimmelaanwezigheid, als voor monitoringsstudies, mits het gebruik van goeie controles. Hoewel MinION metabarcoding bij de tweede case study rond de floeembacteriën beter in staat was om menginfecties te detecteren dan klassieke Sanger sequencing, werd besloten dat dit voordeel toch niet opweegt tegenover de grotere kost van de techniek. Op basis van de projectresultaten kon wel een verbeterd identificatieschema voor deze bacteriën worden opgesteld. Tot slot werden ook nog algemene richtlijnen, protocols en bio-informatica analysemethoden opgesteld om de ontwikkelde methoden binnen dit project ook te kunnen gebruiken voor nieuwe case studies.
Financiering
FOD Volksgezondheid, Veiligheid van de voedselketen en Leefmilieu
