Vor-Ort-Monitoringsystem für samenbürtige Schaderreger im Gemüsebau
Hintergrund
Die Obst- und Gemüseproduktion trägt bis zu 10 % zum Gesamteinkommen der deutschen Landwirtschaft bei. Um hohe Erträge zu sichern und den Qualitätsansprüchen der Verbraucher gerecht zu werden, ist der Pflanzenschutz, insbesondere der Schutz vor Schädlingen und Krankheitserregern, ein wichtiger Bestandteil der Obst- und Gemüseproduktion. Durch die Intensivierung des Anbaus und den Klimawandel nimmt der Schädlingsdruck jedoch zu. Eine wichtige Maßnahme, um die Ausbreitung von Schädlingen einzudämmen, ist die kontinuierliche Überwachung von Saatgut und die schnelle Analyse von Verdachtsfällen.
Projektziel
Bisher gibt es keine Verfahren, die es Saatguthändlern, Obst- und Gemüsebauern oder Fachberatern ermöglichen, befallenes Saatgut vor Ort schnell zu erkennen oder befallene Pflanzen zu diagnostizieren und Maßnahmen einzuleiten. Ziel des Projektes MONITOR ist es, ein praktikables Vor-Ort-Überwachungssystem zur Kontrolle von samenbürtigen Krankheitserregern im Gemüsebau zu entwickeln. Dazu wird ein Einweg-Testträger entwickelt, der in einem kompakten Gerät prozessiert wird. Der Testträger ermöglicht eine Vor-Ort-Diagnose ausgewählter Pflanzenpathogene aus Samen oder anderen Pflanzenorganproben durch das eigene Personal des Unternehmens oder des Betriebs. Somit ist eine schnelle und effektive Reaktion mit Pflanzenschutzverfahren möglich. Diese Praxis trägt dazu bei, zukünftige Verluste für das Unternehmen zu vermeiden und erlaubt den gezielten und reduzierten Einsatz von Pestiziden.
Methode
Für die Vor-Ort Analyse wird ein mikrofluidischer Einweg-Testträger entwickelt. Die zu untersuchenden Pflanzenproben werden in den Testträger eingegeben und dieser anschließend in ein kompaktes Gerät eingebracht. Anschließend wird eine Analyse auf verschiedene Pflanzenpathogenen wie Viren, Bakterien und Pilzen automatisiert durchgeführt und das Ergebnis ausgegeben.
MONITOR-Idee:
- Vor-Ort Analyse: Einweg-Testträger in kompaktem Gerät und Analyse,
- Automatisierter Protokollablauf geschlossenes System: Keine Kontamination, einfache Handhabung, Probenaufschluss und Detektion in der Laborkartusche,
- Schnelle und sichere Phytoerregeranalytik: Nukleinsäureanalytik basiert auf der PCR, damit schnelle Ergebnisse,
- Multiplex-Analytik: simultane Diagnose von ausgewählten Viren, Bakterien und Pilzen aus einer Probe und in einem Test und
- Kostengünstiger Test: Testträger mit Reagenzien
Organisation des Verbundes während dem Projekt und in der Verwertungs-Phase nach dem Projekt. BIO: BIORON, myP: myPOLS, HS: Hahn-Schickard, HOE: Hoefer& Sohn und DLR-RP: Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz © H Hermann, Bioron GmbH
Schematische Darstellung des Testträgers mit Reaktionsräumen und Pufferreservoiren © H Hermann, Bioron GmbH
Derzeitige Ergebnisse
Es wurde eine Methode zum Aufschluss des Probenmaterials sowie zur Aufreinigung von DNA und RNA aus Pflanzenproben entwickelt und mit infiziertem Pflanzenmaterial getestet. Die Methode wurde mithilfe von mikrofluidischen Strukturen auf dem Testträger automatisiert. Dabei werden die benötigten Reagenzien in kleinen Aluminiumbeuteln auf dem Testträger vorgelagert. Des Weiteres wurde eine Polymerase-Ketten-Reaktion etabliert, die es ermöglicht die unterschiedlichen Viren, Bakterien und Pilze nachzuweisen. Um die dafür benötigten Reagenzien ebenfalls auf dem Testträger vorzulagern wurde ein Gefriertrocknungsverfahren entwickelt. Aktuell wird daran gearbeitet, den Testträger im Spritzgussverfahren herzustellen, um einen reproduzierbaren und kostengünstigen Testträger zu ermöglichen.
