Nieuwe DNA-robot “NGSxpress” speurt naar de bodembacteriën in 1000 tuinen voor burgeronderzoek Bodemleven
Hoe is het gesteld met het bodemleven in de Limburgse tuinen? Die vraag stond centraal in het grote burgeronderzoek van Universiteit Hasselt en Het Belang van Limburg met de steun van Departement Omgeving. In 1.000 Limburgse tuinen groeven inwoners theezakjes in de grond, die ze na enkele maanden terugstuurden voor analyses in het lab. Een gloednieuwe DNA-robot, aangekocht met de steun van EFRO, VLAIO en verschillende bedrijven, zal nu instaan voor de DNA-analyses. De robot geeft inzicht in welke microben, schimmels en bacteriën er nu precies in de tuinen leven, en welke invloed ze hebben op de bodemkwaliteit.
Bodemleven
In juni begroeven 1.000 Limburgers maar liefst 8.000 theezakjes (4000 rode en 4000 groene theezakjes) in bloemenperken, moestuinen en gazons, en dat zowel in stads- en plattelandstuinen. 90 dagen lang zaten de theezakjes in de grond, op 9 september werden ze terug boven gehaald. Gedurende die tijd hebben de kleinste wezens in de bodem (schimmels, bacteriën) zich te goed gedaan aan de thee, is het gewicht verminderd, en is de thee rijkelijk bezet door microben uit de tuin. Welke microben zijn dat, en zijn deze hetzelfde in alle 1000 tuinen? Die vraag stond centraal in het burgeronderzoek Bodemleven van UHasselt en Het Belang van Limburg met de steun van Departement Omgeving, ORANGE en het Onderzoekscentrum RegioAnalyse (ORA).
“De thee was een soort lokaas, die we gebruikten om de microben uit de tuin te strikken, identificeren, en samen met een uitgebreide bodemanalyse over voedingsstoffen, bodemvocht en ondergrondse bodemtemperatuur te bestuderen”, zegt dr. Sofie Thijs, die het onderzoek leidt.
DNA-analyse
Om de inhoud van 1000 theezakjes te analyseren gebruiken de onderzoekers nu innovatieve DNA-technieken. Hiervoor wordt ieder theezakje eerst gewogen, en wordt vervolgens het genetisch materiaal geïsoleerd via stapsgewijze extracties met bepaalde vloeistoffen. Daarna volgt een vermeerdering van specifieke ‘tags’ of barcodes van het DNA, waarmee de onderzoekers later soorten tot op naam kunnen identificeren. Deze stappen zijn labo-intensief en repetitief, en voor 1000 stalen was er dus dringend nood aan schaalvergroting. Dit komt er nu dankzij de NGSxpress robot met de steun van EFRO en VLAIO.
De DNA-robot is een zogenaamde ‘vol-automatische vloeistof transfer robot’ die zeer snel en nauwkeurig de extractie kan uitvoeren. Met een lange ‘arm’ van 80 cm met hierop naalden kan het toestel de verschillende vloeistoffen overbrengen van bron naar doel. Daarnaast omvat het systeem een ingebouwde ‘elektroforese’ om gels te vullen, DNA-fragmenten te scheiden en te visualiseren. Tot slot hoort bij het systeem een long-read DNA-sequencer van Oxford Nanopore om zo de moeilijk te bestuderen groep van bodemaaltjes nauwkeuriger te identificeren.
Nieuwe inzichten
“Dit NGSxpress platform voor bodem is het eerste in de regio, en zal kennis en innovatie vanuit de academische wereld overdragen naar bedrijven betrokken in bodemsanering, duurzame landbouw en biotech”, zegt Sofie Thijs. “We willen biotech bedrijven bijstaan in het ontwikkelen van nieuwe ‘vaccins’ voor planten tegen virusinfecties, groeispurtregelaars ontwikkelen, alsook andere ‘kracht’middelen gepuurd uit onze eigen bodemmicroben. Allemaal zaken die onze conventionele en organische landbouw hoognodig heeft om de transitie te maken naar het gebruik van minder schadelijke gewasbestrijdingsmiddelen, minder meststoffen en te kiezen voor meer duurzame alternatieven die nog steeds voldoende opbrengst en kwaliteit garanderen in een veranderend klimaat.”
Verschillende bedrijven reageren alvast enthousiast:
InterScience: “Deze robot is een mooi voorbeeld van hoe industriële partners kunnen bijdragen aan maatschappelijk relevant onderzoek. Tevens toont het aan dat laboratorium automatisatie meer is dan enkel maar het plaatsen van robots. Flexibele, modulaire opstellingen laten toe om niet alleen de bestaande processen te optimaliseren maar waarbij experts zich kunnen toeleggen op interessantere taken dan louter de routinehandelingen. Ze zijn tevens de beste garantie dat ook nieuwe onderzoeksvragen succesvol met de robot aangepakt kunnen worden.”
Witteveen&Bos: "Met een diepgewortelde verantwoordelijkheid voor de toekomst en het besef dat een gezonde, vitale bodem cruciaal is voor toekomstige generaties, zetten we NGSxpress-analyses in om de impact van onze acties beter en sneller te begrijpen. Deze innovatieve aanpak stelt ons in staat om duurzame, toekomstgerichte oplossingen te vinden voor bodemverontreinigingen en ecologisch herstel, zowel in kleine als grote projectgebieden."
Dit project is mogelijk gemaakt met de steun van Europa (EFRO), VLAIO, UHasselt-CMK, Witteveen+Bos Belgium NV en Vereecken Farms, voor een totaal van € 81.192.