Een speld vinden met een hooiberg: Bodemgezondheid meten aan de hand van nematoden (aaltjes) ‘We hebben eerst de hooiberg gekarakteriseerd en daar vervolgens een speld aan toegevoegd’, lacht Wageningse onderzoeker Hans Helder. We praten met hem over het nematodenproject. Helder vertelt over zijn fascinatie voor plantenparasieten, in het bijzonder de nematoden. ‘Dat zijn aaltjes van 0,3 mm lang die ergens zich vanaf zo’n 400 miljoen jaar geleden (Devoon) zo wisten aan te passen dat ze plantenparasieten werden.’
Renske Landeweert en Henri Hekman, respectievelijk onderzoeker en directeur van het agrarisch laboratorium BLGG AgroXpertus, zijn inmiddels aangeschoven. Wegens mooi weer zitten we in de tuin. Naast ons hangt een jong boompje scheef onder een last appels. Het lijkt mee te luisteren. Helder: ‘In mijn onderzoek aan de Wageningen Universiteit bracht ik de nematodenfamilies samen in één database. We wisten al dat de aanwezigheid van bepaalde soorten nematoden in de grond aangaf hoe vervuild die grond was, en daarna kwam eigenlijk vanzelf het idee om de database als hooiberg te gebruiken om daarmee spelden - één of enkele nematodensoorten - te vinden. Renske Landeweert en Henri Hekman van BLGG AgroXpertus werkten dat idee uit tot een aantal nauwkeurige, snelle en relatief goedkope tests waarmee onder andere de effecten van bodemverontreiniging op het bodemleven bepaald worden.’ Hoe het werkt Een grondmonster wordt genomen. Uit dat grondmonster worden de nematoden gehaald (gespoeld) en zodanig behandeld dat hun DNA vrijkomt. Dit DNA wordt in de zuivere vorm in een kwantitatieve PCR machine (Q-PCR: Quantitative Polymerase Chain (ketting) Reactie) gedaan. Als startpunt worden – afhankelijk van de vraagstelling – familie-, geslacht-, of soort-specifieke PCR primers gebruikt. Een primer is een kort, gesynthetiseerd stukje DNA dat als specifiek startpunt dient voor de PCR reactie. Als een doelorganisme in het monster voorkomt wordt er een product gevormd (en anders … niet); voor iedere groep nematoden waarin men geïnteresseerd is ontstaat er een sigmoïde lijn. De positie van de lijn (meer naar links / rechts) vertelt vervolgens hoeveel doelorganismen zich in het grondmonster bevinden. De lijnen, ieder met een eigen kleur, laten de samenstelling van de nematodengemeenschap zien. Vervolgens kan je vrij eenvoudig berekenen wat de samenstelling van de nematodengemeenschap is, en dat gegeven laat zich – met
behulp van de Maturity Index – vertalen in een waarde voor de bodemgezondheidstoestand.
Maturity Index Helder: ‘De Maturity Index stond aan de basis. Tom Bongers, ecoloog en curator van de Nematode-collectie bij Wageningen Universiteit, heeft in 1990 deze index gemaakt. Daarin kende hij aan het aantal en de samenstelling van de nematodengemeenschap in de bodem een getal toe dat stond voor grondvervuiling. Dit is een mooi systeem, maar het laat zich lastig in de praktijk gebruiken omdat slechts een handvol mensen in Nederland vrijlevende aaltjes onder de microscoop kunnen identificeren. Op deze manier bleef het letterlijk een academische index. Ik wilde dat vereenvoudigen en begon met ruime ondersteuning van STW een DNA-database voor alle Nederlandse nematoden-families te bouwen. Daarbij wist ik dat bodemvervuilingsonderzoek op dat moment nog gedaan werd door een grondmonster te nemen en goed opgeleid personeel dat langdurig te laten bestuderen door een microscoop. Een duur en tijdrovend proces. Toen ik daarover praatte met Henri Hekman van BLGG AgroXpertus, zag hij meteen brood in het idee om de database te gebruiken voor nematodendetectie. STW nam het voortouw met het octrooieren van deze database; dit maakte het enerzijds mogelijk om de data te publiceren, terwijl anderzijds het gebruik van deze data voor commerciële doeleinden beschermd werd. In vier jaar ontwikkelde BLGG AgroXpertus een aantal diagnostische toetsen die zonder veel vereiste voorkennis een snelle, nauwkeurige en efficiënte analyse van de nematoden in een grondmonsters mogelijk maakt. Dat klinkt als een succesverhaal Renske Landeweert nuanceert: ‘Nou, dit is een prachtige meetmethode, maar we zijn een beetje het slachtoffer van ons eigen succes. Omdat we de eersten zijn die deze nieuwe meettechnieken inzetten voor onderzoek dat al een lange traditie heeft, worden de verbeterde resultaten van onze analyses soms kritisch ontvangen. We zijn dan ook veel tijd kwijt aan het informeren van onze klanten, maar ook aan het informeren van de overheid (Plantenziektekundige Dienst, ministerie van LNV) en
onderzoeksinstellingen. Onlangs is de Nederlandse regelgeving rondom het door Europa verplichte keuringsonderzoek van grondmonsters aangescherpt. Bodemonderzoek is vanouds gesplitst in verplicht en vrijwillig onderzoek. Verplicht bodemonderzoek wordt sinds de aanscherping alleen nog door overheidslaboratoria gedaan, die bijna allemaal nog met de ‘traditionele’ microscoop werken. Daar hebben we onze methode aangeboden, maar men blijkt wat huiverig om die te introduceren. Dat traject is veel langer dan we hadden gedacht, hoewel er nu langzaam een omslag te zien is. Inmiddels heeft bijvoorbeeld de EPPO (European Plant Protection Organisation) onze detectiemethoden in haar standaarden opgenomen en mogen de Plantenziektekundige Diensten in Europa onze methoden inzetten voor hun keuringsonderzoek. Bij het andere soort, vrijwillig bodemonderzoek, moet je denken aan de landbouwer die zijn grondmonsters geanalyseerd wil zien. Dat zijn wel weer onze klanten en die hebben zeker baat bij een snelle, goedkope en nauwkeurige methode.’ Hoe gaat BLGG AgroXpertus daarmee om? Henri Hekman: ‘We zijn ervan overtuigd dat onze methode op termijn een uitstekend alternatief is voor microscopisch onderzoek. Het is de manier om zuiver vast te stellen wat de nematodensamenstelling van een grondmonster is. We maken ons product beschikbaar voor alle plantenziektekundige laboratoria – de Franse plantenziektenkundige dienst maakt al volop gebruik van onze technologie. Uiteindelijk willen we kant-en-klare grondmonsteranalyse-kits maken die in elk laboratorium zo gebruikt kunnen worden.’
Q-gebouw Hoe werkt het in de praktijk? We gaan kijken bij BLGG AgroXpertus, dat voor de verwerking van de grondmonsters een compleet laboratorium runt in het Biopartnergebouw in Wageningen. Onder leiding van laboratoriumhoofd Lia Sibbel worden daar grondmonsters onderzocht via de DNA-methode of ’traditioneel’ onder de microscoop, afhankelijk van de benodigde nauwkeurigheid en het soort grondmonster. Voor de rondleiding reikt Sibbel een groene jas en blauwe overschoentjes aan. ‘Dit is een Q-gebouw, een quarantainegebouw. Alles is hier volgens strenge protocollen vastgelegd naar de criteria die de Plantenziektekundige Dienst en de Raad van
Accreditatie laboratoria opleggen.’ Hoe streng dat is, blijkt uit de scheiding tussen het grondspoellaboratorium en het gedeelte waar de uitgespoelde nematoden verder verwerkt worden. Een rode lijn geeft aan dat je niet van het ene naar het andere vertrek kunt lopen, dus lopen we netjes om, over de gang, naar de andere kant van de rode lijn. ‘Hier komt binnenkort een echte deur,’ meldt ze. Aaltjesalert In het laboratorium ruikt het sterk naar uien. Op een langgerekte tafel staan zakken met grond, waar jonge plantjes uitsteken. Sibbel knikt: ‘Uienplanten inderdaad. We zitten in het seizoen voor de uienteelt, dit is één van onze pieken. We krijgen in vijf maanden ongeveer 15.000 grondmonsters binnen.’ Een man in een rubber schort en laarzen staat te spoelen aan twee grote bakken. Sibbel:‘In dit spoellokaal worden de aaltjes uit het grondmonster gespoeld. Voor metingen onder de microscoop is dat voldoende: getrainde laboranten kijken hoeveel schadelijke aaltjes er in de grond zitten en stellen vast , indien mogelijk, om welke soorten het gaat.. Voor de DNA-methode gaan we verder. Eerst worden de aaltjes gehomogeniseerd om het DNA vrij te maken. Daarna wordt in het Q-PCRdetectiegedeelte zeer nauwkeurig vastgesteld welke en hoeveel aaltjes in de grond zitten, en op basis hiervan wordt een teeltadvies aan de klant gegeven’. Ze laat een formulier zien waarop de gedetailleerde analyse en het advies staan. ‘Bij deze klant zijn ongewenste aaltjes in de grond gevonden; hij krijgt van ons een gewasspecifiek advies, een zogenaamd “aaltjesalert”. Nieuwe toepassingen BLGG AgroXpertus werkt continu aan uitbreiding van de meetmethode. In eerste instantie gaat het bedrijf uit van de vraag in de markt. Er zijn inmiddels drie nieuwe toepassingen: De eerste is de detectie van het stengelaaltje (Ditylenchus dipsaci). Dat is belangrijk voor de uienteelt, want daar zijn stengelaaltjes en witrot de meest schadelijke ziekteverwekkers. Daarom is het uitermate belangrijk dat op het perceel geen stengelaaltjes voorkomen en de grond niet besmet is met witrot, want besmetting kan leiden tot uitval, opbrengstderving en afkeur van partijen door de controleurs van de keuringsdiensten. De tweede nieuwe methode is de detectie van wortelknobbbelaaltjes (oa. Meloidogyne chitwoodi and M. fallax). Dit zijn quarantaine organismen die voorkomen op de EPPO A2 lijst. De derde is de detectie van aardappelcystenaaltjes (Globodera rostochiensis en G. pallida.) Dit zijn quarantaine organismen die voorkomen op de EPPO A2 lijst. Ook zijn detectietesten voor verschillende soorten Pratylenchus en Trichodoriden in gebruik genomen. Inmiddels is bij BLGG AgroXpertus voor de detectie van ruim 15 nematodensoorten de microscoop vervangen door de nieuwe DNA techniek. Voor het bepalen van de bodemgezondheidstoestand wordt gewerkt met ruim 12 verschillende Q-PCR analyses per monster. BLGG AgroXpertus werkt hard aan het ontsluiten van haar databestanden voor individuele klanten. Het doel is interactie bereiken met de klant via internet, waarop de klant op termijn ook de gegevens van zijn eerdere analyses (zoals Hekman zegt: ‘de geschiedenis van een perceel’) op aansprekende wijze kan inzien en raadplegen.
Winnaar NGI Venture Challenge Spring 2010 In juni 2010 won BLGG AgroXpertus, samen met de Wageningen Universiteit, de NGI Venture Challenge Spring 2010. BLGG AgroXpertus gaat samen met Wageningen Universiteit een bedrijfje starten om de DNA-detectietesten voor nematoden te vermarkten. Meer informatie op http://www.genomics.nl/NewsAndEvents/18%20June%202010.aspx Herman Wijffels Innovatieprijs 2012 In 2012 won Cleardetections de derde prijs van de Herman Wijffels innovatieprijs 2012. http://www.rabobank.nl/bedrijven/uw_onderneming/duurzaamondernemen/herman_w ijffels_innovatieprijs/ Start bedrijf in 2013 Cleardetections is nog in oprichting. Het bedrijf ontwikkelt en verkoopt diagnostische testen voor het opsporen van plantenziekten in grond, water en gewas. De diagnostische testen zijn gebaseerd op het detecteren van het DNA van plantenziekten en plant-aantasters en maken het gebruik van een microscoop (= de huidige opsporingspraktijk) overbodig. Begin 2013 wordt Cleardetections officieel geopend.
Het Cleardetections team http://www.cleardetections.com
