A Rapid and Cost-Effective Flow Cytometry Method for Detecting Air Inoculum of Botrytis cinerea and Aspergillus carbonarius in Vineyards
Deze studie presenteert een snelle, kosteneffectieve en milieuvriendelijke flowcytometrie-methode die met succes de zwevende conidiën van *Botrytis cinerea* en *Aspergillus carbonarius* onderscheidt van andere schimmelsoorten in luchtmonsters uit wijngaarden, wat een veelbelovende tool biedt voor vroege detectie en tijdige interventie om de risico's op trosrot en mycotoxinen te beperken.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
In de stille rijen van een wijngaard, onzichtbaar voor het blote oog, is er al een voortdurende strijd gaande om de toekomst van de oogst. De lucht is gevuld met microscopische sporen, de voortplantingsunits van schimmels die een gezonde druiventros binnen enkele dagen in een rotte massa kunnen veranderen. Twee van de gevaarlijkste indringers zijn Botrytis cinerea, die de grijze schimmel veroorzaakt die tafeldruiven ruïneert, en Aspergillus carbonarius, een schimmel die niet alleen het fruit laat rotten maar ook een giftige stof genaamd ochratoxine A produceert, een contaminant dat ernstige gezondheidsrisico's vormt voor mensen. Voor boeren en wetenschappers is weten wanneer deze sporen aanwezig zijn in de lucht cruciaal. Het stelt hen in staat om een uitbraak te voorspellen en de wijnstokken te behandelen voordat de schade is aangericht. Traditioneel was het identificeren van deze onzichtbare reizigers een traag, arbeidsintensief proces. Wetenschappers vingen de sporen op plakband of filters en brachten vervolgens uren door terwijl ze door een microscoop staarden, in een poging om de ene kleine, vaak doorschijnende vorm van de andere te onderscheiden. Deze methode leunt zwaar op de vaardigheid van de waarnemer en kan dagen duren voordat er resultaten worden geboekt, waardoor het kritieke venster voor vroege interventie vaak wordt gemist.
Een team onderzoekers aan de Universiteit van Bari Aldo Moro in Italië heeft een nieuwe manier ontwikkeld om deze sporen te zien die sneller, goedkoper en minder afhankelijk is van het menselijk oog. Ze wenden zich tot een technologie genaamd flowcytometrie, een methode die gewoonlijk in medische laboratoria wordt gebruikt om bloedcellen te tellen of verschillende soorten cellen te sorteren. In dit onderzoek hebben de onderzoekers de machine aangepast om luchtmonsters uit wijngaarden te analyseren. In plaats van de sporen één voor één onder een lens te bekijken, laat de machine het luchtmonster in een waterstroom zweven en schiet het langs een laser. Terwijl elke spore door de straal passeert, verstrooit deze het licht in een uniek patroon op basis van de grootte en interne complexiteit. De machine gebruikt ook een onschadelijke fluorescerende kleurstof die zich hecht aan het chitine in de celwanden van de schimmels, waardoor de sporen gaan gloeien. Door te meten hoe het licht wordt verstrooid en hoe fel de sporen gloeien, creëert de machine een digitale vingerafdruk voor elk type schimmel.
De onderzoekers testten deze aanpak met zuivere culturen van de doelgerichte schimmels, evenals met andere veelvoorkomende schimmels die in wijngaarden worden gevonden, zoals Penicillium en Cladosporium. Ze ontdekten dat de machine de sporen van Botrytis cinerea en Aspergillus carbonarius duidelijk kon scheiden van de rest van de menigte. De twee gevaarlijke soorten hadden duidelijke handtekeningen die niet overlapten met de onschadelijke achtergrondruis of de andere veelvoorkomende schimmels. Het systeem was zo precies dat toen de onderzoekers alle verschillende sporen samen in een enkel monster mengden, de machine de specifieke doelwitten nog steeds kon identificeren met zeer weinig fouten. Voor Botrytis cinerea was de kans dat de machine een andere spore voor deze schimmel aanzag minder dan twee procent. Voor Aspergillus carbonarius bleef de foutmarge laag, over het algemeen onder de vijf procent. Dit niveau van nauwkeurigheid hield stand, zelfs toen de onderzoekers luchtmonsters testten die verzameld waren in echte wijngaarden, waar de sporen gemengd waren met stof en ander milieuafval.
Echter, de methode is geen wondermiddel voor elke enkele schimmel. De onderzoekers ontdekten dat sommige soorten, zoals Cladosporium en Penicillium, er te veel op lijken om betrouwbaar van elkaar te kunnen onderscheiden. In deze gevallen overlapten de sporen zo sterk in de data dat de machine ze niet van elkaar kon onderscheiden. Op dezelfde manier waren de sporen van Alternaria alternata te variabel in hun verschijning om met zekerheid geïdentificeerd te worden, aangezien ze opgingen in niet-levende deeltjes in de lucht. Ondanks deze beperkingen bewees de studie dat de techniek uitzonderlijk goed werkt voor de twee economisch meest schadelijke pathogenen. Wanneer de onderzoekers de tellingen van de machine vergeleken met traditionele methoden, kwamen de resultaten nauw overeen. De flowcytometrie-tellingen correleerden sterk met het aantal schimmelkolonies dat groeide op petrischalen in een laboratorium, en stemden ook goed overeen met genetische tests die het DNA van de schimmels tellen.
De implicaties van dit werk zijn aanzienlijk voor de toekomst van het beheer van wijngaarden. De nieuwe methode kan tot zestig monsters in een uur verwerken, een snelheid die onmogelijk is met handmatige microscopie. Het vereist geen giftige chemicaliën en geen complexe DNA-extractie, wat het een praktische tool maakt voor frequente monitoring. Door een snelle, betrouwbare telling van gevaarlijke sporen in de lucht te bieden, zou deze technologie boeren in staat stellen om onmiddellijk in te grijpen wanneer een risico wordt gedetecteerd, in plaats van dagen te wachten op een laboratoriumrapport. Deze verschuiving naar realtime data zou het gebruik van fungiciden kunnen verminderen door behandelingen alleen toe te passen wanneer dat nodig is, en zou een vitale rol kunnen spelen bij het voorkomen van de ophoping van toxines in druiven en wijn. De studie suggereert dat hoewel flowcytometrie mogelijk niet elke bestaande methode zal vervangen, het een krachtige, efficiënte brug biedt tussen hoogtechnologische analyse en de dagelijkse behoeften van het beschermen van de oogst.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.