Wageningen,The Netherlands
August 7, 2024
A plant virus consists of proteins and a piece of genetic material (DNA or RNA molecule) and is very small. A virus cannot be seen with the naked eye. After infection, it can take weeks for symptoms to appear, so it often takes a long time before an infection is noticed. The Business Unit Greenhouse Horticulture of Wageningen University & Research is investigating whether the presence of a virus in a crop can be detected earlier with raman spectroscopy. Researcher Corien Voorburg: “If this detection technique works, viruses can be detected much faster by growers.”
A crop responds quickly to infection by a virus. The metabolic activity of the cells changes. WUR is investigating whether this can be detected by using a laser. The scattering of the laser light can be measured: this provides information about the chemical composition of the material. This technique is called raman spectroscopy. Raman spectroscopy is also used, for example, to determine the age of old paintings. The changed cells on the surface of the leaf ensure a different scattering of the light rays. By detecting these changes (with the help of artificial intelligence), a virus infection can be discovered.
To investigate the applicability of raman spectroscopy, WUR conducted experiments with tomato spotted wilt virus (TSWV) in chrysanthemum. This virus is causing major problems in the sector. WUR is investigating whether the change in the leaf caused by the virus can be measured with raman spectroscopy. Voorburg: “Growers or breeders still have to send a sample to a lab for testing if they suspect a virus infection. The result can often take days.”
Voorburg hopes that the technology can eventually be used in a small handheld device, so a grower in a greenhouse can scan the crop and immediately receive an indication of whether the crop may be infected with a virus. “The conditions in a greenhouse are very different than in the laboratory where we now conduct the research. In a greenhouse, a crop is exposed to other variables, such as temperature, insects, and other varieties, which also influence the leaf content. So detecting a virus can be more complex. But it would be valuable if this technology could ultimately be used in the greenhouse, so virus infections can be noticed earlier, and damage and further infections are therefore prevented.”
The research into raman spectroscopy is funded by Wageningen University & Research.
Razendsnel virussen opsporen met raman spectroscopie
Een plantenvirus bestaat uit eiwitten en een stukje genetisch materiaal ( DNA- of RNA-molecuul) en is heel klein. Met het oog is een virus dan ook niet te zien. Na infectie kan het weken duren voordat symptomen optreden, waardoor het vaak lang duurt voordat een besmetting wordt opgemerkt. De Business Unit Glastuinbouw van Wageningen University & Research onderzoekt of de aanwezigheid van een virus in een gewas eerder opgemerkt kan worden met raman spectroscopie. Onderzoeker Corien Voorburg: “Als deze detectietechniek werkt, dan zijn virussen veel sneller op te merken door telers.”
Een gewas reageert snel op de besmetting door een virus. Zo veranderen de cellen van de plant: de metabole activiteit van de cellen verandert. WUR onderzoekt of dat te meten is door toepassing van laser. De verstrooiing van het laser licht kan worden gemeten: dit geeft informatie over de chemische samenstelling van het materiaal. Deze techniek heet raman spectroscopie. Ook voor bijvoorbeeld de tijdbepaling van oude schilderijen wordt raman spectroscopie gebruikt. De veranderde cellen aan de oppervlakte van het blad zorgen voor een andere verstrooiing van de lichtstralen. Door deze veranderingen te herkennen (met hulp van kunstmatige intelligentie) kan een virusinfectie ontdekt worden.
Voor het onderzoek naar de bruikbaarheid van raman spectroscopie kijkt WUR eerst naar tomatenbronsvlekkenvirus in chrysant. Dit virus veroorzaakt grote problemen in de sector. WUR onderzoekt of de verandering in het blad, veroorzaakt door het virus, goed meetbaar is met raman spectroscopie. Voorburg: “Nu nog moeten telers of veredelaars bij een vermoeden van een virus een sample naar een lab opsturen voor onderzoek. Het resultaat kan vaak dagen op zich laten wachten.”
Voorburg hoopt dat de techniek uiteindelijk gebruikt kan worden in een klein handheld apparaat, zodat een teler in een kas het gewas kan scannen, en direct een indicatie krijgt of het gewas mogelijk besmet is met een virus. “Dat is nog wel een aantal stappen verder. In een kas zijn de omstandigheden namelijk heel anders dan in het laboratorium waar we nu de onderzoeken doen. In een kas heeft een gewas namelijk ook te maken met andere variabelen, zoals de temperatuur, insecten en andere rassen (die ook invloed hebben op de bladinhoud). Het opmerken van een virus kan dus complexer zijn. Maar het zou mooi zijn als deze techniek uiteindelijk in de kas gebruikt kan worden, zodat virussen eerder opgemerkt kunnen worden, en schades en verdere besmettingen dus worden voorkomen.”
Het onderzoek naar raman spectroscopie wordt gefinancierd door Wageningen University & Research.
Species
