Thema-nieuwsgolf 'Genomics' - april 2015

ILVO heeft een jaar geleden het “Genomics Platform” gelanceerd. Meer dan dertig onderzoekers uit verschillende disciplines werken samen om Next Generation DNA Sequencing (NGS) technologieën en bioinformatica toegankelijk te maken, mét resultaat. In deze thematische Nieuwsgolf tonen we een greep uit de waaier aan onderzoek dat daardoor een grote stap vooruit heeft kunnen zetten. Van verbeterde plantenziekteweerbaarheid tot biodegradatie van marien plastic afval, van antibioticaresistentieontwikkeling tot de reductie van methaanuitstoot, van voedselveiligheid tot GMO detectie, van chromosoomstudies tot moleculaire merkers voor bloemkleur, plantarchitectuur en celwandverteerbaarheid, van invasieve soorten tot nieuwe strategieën voor veredeling... Uiteenlopende studies die één ding gemeen hebben: genomics. Blader door de onderzoeksresultaten en laat u verbazen door de toepassingsmogelijkheden. Meer weten? Contacteer de coördinator of kijk op www.ilvogenomics.be

Nieuw onderzoek

Detectie met duizenden druppels. Opsporen van STEC uitscheidende runderen aan de hand van de Digital Droplet PCR.
E. coliEen nieuwe DNA-gebaseerde detectie- en kwantificatiemethode voor pathogene darmbacteriën bij runderen, dat is de opzet van recent opgestart ILVO-onderzoek. Door besmettingen bij runderen efficiënt op te sporen binnen de veestapel, moet het onderzoek bijdragen tot een daling van het aantal besmettingen bij de mens na contact met besmette runderen of besmet voedsel.

Zoeken naar mutaties in een hooiberg. Ontwikkeling van computationele tools voor population genomics in Engels raaigras.
Engels raaigrasGenetische variatie leidt tot fenotypische variatie. Maar hoe kunnen we de genetische code gebruiken om te voorspellen welke genetische variatie relevant is voor de optimalisatie van agronomische eigenschappen? Door de DNA sequentie te bepalen van specifieke delen van het genoom van honderden individuen, kunnen we de genetische diversiteit bepalen die aanwezig is in een populatie. Daarnaast kunnen we voorspellingen doen over het effect van natuurlijk voorkomende mutaties op de functie van genen die de ontwikkeling van planten sturen en daarmee de agronomische performantie bepalen. Op deze manier kan de analyse van genoomsequenties helpen bij de selectie van planten met de beste genetische eigenschappen voor groei, bloei, opbrengst en kwaliteit.

Over boerende koeien. De invloed van koe-specifieke factoren op de samenstelling van de methanogene populatie in de pens. 
koeDe methaanproductie van koeien wordt onder meer bepaald door het rantsoen en kan in zekere mate gereduceerd worden door middel van voedersupplementen, dat is geweten uit eerder onderzoek. Maar hoe groot is de invloed van de koe zelf op de methaanproductie en wat is de rol van de microbiële populatie in de pens? In een uniek experiment wordt de pensinhoud getransplanteerd van een koe die veel methaan produceert, naar koeien die weinig methaan produceren. Vervolgens wordt de evolutie van de microbiële samenstelling in de pens gevolgd via Next Generation DNA Sequencing. Dit onderzoek moet meer inzicht bieden in de complexe relatie koe-voeder-microbioom-methaanuitstoot.

De Amerikaanse ribkwal in de Noordzee: een tijdelijke plaag of een blijver? Populatie genomics van een invasieve kwallensoort.
Amerikaanse ribkwalSinds een tiental jaren wordt de Amerikaanse ribkwal (Mnemiopsis leidyi) elke zomer in de Noordzee waargenomen. Is de aanwezigheid het gevolg van een jaarlijkse herintroductie of van migratie? Of zijn er reeds permanente populaties gevestigd in onze contreien? Genetische technieken, en meer bepaald het maken van genetische vingerafdrukken op basis van duizenden merkers verspreid over het genoom, zijn dé methode bij uitstek om de herkomst en verspreiding van de soort te reconstrueren.


Expertise in expressie. Transcriptoom sequencing in azalea.
azaleaGenetische informatie is pas bepalend voor een plant als genen ook effectief geactiveerd worden, en dus tot expressie komen. ILVO bestudeert de expressie van genen met betrekking tot bloemkleur, vertakking, en resistentie tegen mijten bij azalea. Deze fundamentele kennis zal bijdragen tot meer inzicht in de biologische sturing van de processen en uiteindelijk tot meer gerichte veredeling door selectie van ouders met specifieke genetische kenmerken.

Overleven in een grasveld. Populatie genomics van Engels raaigras.
overleven in een grasveldWelke planten overleven, en welke planten verdwijnen er op onze graslanden? Welke factoren bepalen deze selectie? Heeft dit een effect op de opbrengst? Dat zijn de vragen waarvan raaigrasveredelaars ’s nachts wakker liggen en waar ILVO-onderzoekers aan de hand van DNA-onderzoek een antwoord op zoeken.

NGS technologie voor GGO detectie. Ontwikkeling van moleculaire tools voor het opsporen van niet-toegelaten GGO’s in levensmiddelen en diervoeders.
UGM?De introductie en de controle van genetisch gemodificeerde organismen (GGO's) op de Europese markt zijn gebonden aan de Europese wetgeving. Die moet de voedselveiligheid en de traceerbaarheid van GGO-bevattend voedsel en veevoeder garanderen. De mogelijke aanwezigheid van GGO's in levensmiddelen/diervoeders wordt routinematig gecontroleerd door de officiële referentielaboratoria, en dat gebeurt standaard met de qPCR methode. Daarbij wordt eerst gescreend op aanwezigheid van GGO’s. Een positieve test wordt gevolgd door identificatie en kwantificatie met behulp van event-specifieke real-time PCR analyses. Door het toenemend aantal toegelaten GGO's op de Europese markt wordt de detectie ervan meer complex, arbeidsintensief en tijdrovend. Er is dus nood aan een nieuwe methodologie waarbij in zo weinig mogelijk stappen een sluitende conclusie kan bekomen worden over welke events er aanwezig zijn en wat het percentage GGO is per ingrediënt. In dit project worden de mogelijkheden van Next Generation DNA Sequencing (NGS) technologie onderzocht om GGO's op te sporen.

Metagenomics@HOME: peptidoom-gebaseerde functionele analyse van metagenomics en metaproteomics datasets.
metagenomicsNieuwe sequeneringstechnieken maken het mogelijk om informatie te verzamelen over grote hoeveelheden genetisch materiaal. De interpretatie van die massa aan gegevens vergt echter vernieuwende analysemethodes. ILVO en UGent werken daarom aan een volledig geautomatiseerde “Unipept Metagenomics en Metaproteomics Analysis Pipeline”. Dit is een webtoepassing die ervoor zal zorgen dat metagenomics gegevens efficiënt geanalyseerd en gevisualiseerd kunnen worden.



Resultaten

Gevaar op de loer in varkensvoer. Het effect van kruisbesmetting in varkensvoer met antibiotica op de microbiële gemeenschap en resistentieontwikkeling.
varkensZelfs zeer lage concentraties aan antibiotica in varkensvoeder kunnen de darmflora van varkens verstoren, dat blijkt uit voorlopige resultaten van onderzoek op DNA-niveau naar het voorkomen en de overdracht van resistentiegenen, uitgevoerd door ILVO, UGent en CODA. Met verdere experimenten zal worden getracht te achterhalen welke invloed verslepingsconcentraties van antibiotica uitoefenen op de ontwikkeling van resistente bacteriën.


Leven in het Plastic Tijdperk. Kolonisatie van bacteriën op plastic zwerfvuil.
plasticKan plastic uit de Noordzee gekoloniseerd worden door bacteriën en wat zijn de factoren die deze kolonisatie kunnen beïnvloeden? Met behulp van Next Generation DNA Sequencing technieken kan de identiteit van duizenden bacteriën die op plastic leven worden vastgesteld. Uiteindelijk doel is om bacteriën op te sporen met genen die hen in staat stellen om plastic af te breken, om zo de plastic vervuiling aan te pakken.


Chromosomen van roos onder de loep. Identificeren van chromosoommerkers bij roos aan de hand van genoom sequencing en FISH-technieken.
chromosomen van roosVeredelingsonderzoek gaat steeds meer de genetische toer op, ook bij de roos. Rozen zijn daarbij een grote uitdaging, onder andere door hun kleine en moeilijk onderscheidbare chromosomen. In dit ILVO onderzoek proberen we daarom chromosomen herkenbaar te maken op basis van specifieke merkers opgebouwd uit repetitieve DNA-sequenties.


Gunstige en schadelijke soorten in de bacteriële wereld. Genetische eigenschappen van bacteriën bestudeerd aan de hand van volledige genoomanalyse.
goedzakken en slechterikkenBacteriën kunnen bij de teelt van planten en dieren en bij bewaring en consumptie van voedingsproducten problemen veroorzaken, maar ze kunnen ook positieve effecten hebben. Welke bacterie wat doet en waarom, dat wordt op ILVO achterhaald door het volledige genoom van de bacteriën in kaart te brengen en te bestuderen, soms met verrassende resultaten.



Bacteriën rond wortels van aardbei en sla. De invloed van bodemadditieven op het rhizosfeer microbioom en de relatie met plantgezondheid.
rhizosphere slaWat is de rol van bodembehandelingen op de plant en zijn bacteriën? ILVO onderzocht het effect van biochar toevoeging op sla en aardbeiplanten. Next Generation DNA Sequencing technieken laten toe om de bacteriële soorten te identificeren die verdwijnen of juist gestimuleerd worden na bodembehandelingen. Dergelijke verschuivingen in bacteriële samenstelling kunnen dan in verband gebracht worden met plantengroei en ziekteweerbaarheid.

Minder lignine in gras, meer eiwit in melk. Een verbeterde celwandverteerbaarheid van Engels raaigras via DNA-merker gestuurde veredeling.
grasHoe kan meer energie vrijgesteld worden uit Engels raaigras zodat de koe efficiënter graseiwit kan omzetten naar melkeiwit? Deze onderzoeksvraag uit de voedersector krijgt een antwoord vanuit een onverwachte hoek, meer bepaald uit het DNA-onderzoek in het kader van veredeling.