Smartphones worden steeds vaker ingezet als veldlaboratoria door aardappelagronomen, waarbij CRISPR-enzymen, isotherme DNA-amplificatie en optische uitlezing worden gecombineerd. Deze platforms, die al zijn toegepast voor Phytophthora infestans (laatrot), worden nu aangepast voor Alternaria solani, de veroorzaker van vroege bruinrot. Deze ziekte reduceert opbrengsten en verhoogt de spuitkosten.
Vroege bruinrot begint meestal met kleine, donkere vlekken op de onderste bladeren, maar visuele diagnose is vaak onzeker en kan leiden tot onnodige fungicidebehandelingen. Een snelle moleculaire test in het veld zou helpen om spuitmomenten nauwkeuriger te bepalen.
Een praktische werkwijze combineert recombinase polymerase amplificatie (RPA), CRISPR-Cas12a detectie en smartphone-uitlezing. RPA versterkt DNA-fragmenten binnen ongeveer 20 minuten bij 37-42°C. Cas12a, geleid door RNA-sequenties, activeert een collaterale knipactiviteit die een fluorescerend of kleurveranderend signaal produceert. Uitlezing vindt plaats met hulp van opzetlenzen of eenvoudige colorimetrie-apps. Voorbereiding van monsters kan met vereenvoudigde buffermethoden, papieren dipsticks of micronaaldpatches die binnen een minuut DNA uit bladweefsel halen.
Recente studies tonen aan dat dit haalbaar is. In 2025 detecteerde een smartphone-geïntegreerd RPA-CRISPR-Cas12a systeem Phytophthora infestans binnen 60-90 minuten en bij concentraties rond 2 pg/µL, nog voordat symptomen zichtbaar waren. Een andere studie bevestigde de specificiteit van RPA-CRISPR voor Alternaria-soorten in tarwe. Smartphone-gebaseerde colorimetrie-platforms zoals RAVI-CRISPR en de MagicEye-app presteerden betrouwbaar onder veldomstandigheden.
Een veldklaar detectieproces voor vroege bruinrot zou bestaan uit micronaald-sampling, 20 minuten RPA-amplificatie, 10–20 minuten CRISPR-detectie en analyse via smartphone-apps. Zo kunnen beslissingen binnen 90 minuten worden genomen, waardoor fungicidebehandelingen op basis van de bevestigde aanwezigheid van Alternaria solani kunnen worden uitgesteld of juist vervroegd.
De analytische prestaties hangen af van de ontwerpkeuze van de geleiders om kruisreacties met Alternaria alternata en andere bladaandoeningen te vermijden. Specificiteit, robuustheid tegen remmers in aardappelweefsel en contaminatiepreventie zijn belangrijke aandachtspunten. Temperatuurbestendige reagentia, gesloten buis-chemie en gestandaardiseerde telefoonoptiek worden ontwikkeld om variatie te verminderen.
In vergelijking met scouting en hyperspectrale beeldvorming detecteert CRISPR direct het DNA van de ziekteverwekker, wat een bevestiging biedt in plaats van een indirect stresssignaal. Hoewel PCR de laboratoriumnorm blijft, biedt CRISPR een draagbaar, sequentiespecifiek alternatief met snellere doorlooptijd dan LAMP-testen.
Implementatie-uitdagingen zijn onder meer de hogere kosten vergeleken met LAMP en de noodzaak van validatiegegevens voordat verwerkers en kopers de resultaten in hun toeleveringsketen kunnen integreren. Multiplexkits kunnen de diagnostiek uitbreiden naar laatrot, zwarte knol en zachte rot-pathogenen, waardoor één smartphoneplatform kan fungeren als een breder veldlaboratorium.
Onderzoekers merken op dat klimaateffecten en marktonzekerheden de adoptie van precisiediagnostiek versnellen. Verwacht wordt dat smartphone-CRISPR-testen voor vroege bruinrot binnen één à twee jaar van experimentele prototypes uitgroeien tot praktische veldkits.
Bron: Potato News Today
