Om de ecologische kwaliteit van Europese wateren op het gewenste niveau te krijgen en te houden moeten waterbeherende instanties uitgebreide monitoring- en maatregelpakketten implementeren. Daarmee kunnen ze voldoen aan de Europese vereisten die worden gesteld door de Habitatrichtlijn (Natura 2000) en met name de Kaderrichtlijn Water (KRW). Diatomeeën (algen) vormen daarbij een belangrijke groep van biologische indicator-organismen. Deze algen reageren snel op veranderingen in hun milieu en van veel soorten zijn milieu-indicatiewaarden bekend (zoals voor pH, stikstof en zuurstofhuishouding, trofie en saprobie). Ze geven daarmee een geïntegreerd beeld van milieucondities op een locatie over een periode van enkele weken tot maanden. In Europa vormen ze in 10 van de 28 landen onderdeel van een KRW index voor stilstaande wateren, en in 22 van de 28 landen worden ze in stromende wateren toegepast.

De ecologische indicatorwaarde van diatomeeën wordt internationaal erkend, echter zijn er wereldwijd steeds minder analisten die de algen trefzeker op naam kunnen brengen. Het opleiden van analisten is een zeer tijdrovend, intensief en duur proces. Daarnaast kennen de meeste traditionele hydrobiologische analyses (waaronder diatomeeën) een lange doorlooptijd, tot wel een jaar.

De Diatom DNA Biosensor – een slimme tool om geautomatiseerd diatomeeën te kunnen identificeren – moet hier verandering in brengen. Met het DNA Diatom Biosensor-project wordt een quickscan methode ontwikkeld om de ecologische kwaliteit van oppervlaktewater te meten. Deze methode is nodig om de ecologische kwaliteit van Europese wateren op het gewenste niveau te krijgen en te houden. Want goed water is goed leven.

Technologie
De snelle ontwikkeling van nieuwe op DNA gebaseerde identificatiemethoden kan het gebruik van diatomeeën als indicatoren voor de waterkwaliteit in stromende en stilstaande wateren echter vereenvoudigen. In een zogenaamde DNA-metabarcode analyse kunnen de soort specifieke DNA-barcodes in een monster geautomatiseerd worden geïdentificeerd met behulp van DNA-referentiedatabanken. Zo'n DNA-metabarcode benadering biedt bovendien mogelijkheden om diatomeeën te gebruiken voor een waterkwaliteitsbepaling zonder dat volledige identificatie tot op soortniveau nodig is. In zo'n aanpak, hier kortweg 'taxonomie-vrije' benadering genoemd, worden eerst per monster in een set van kalibratie monsters de DNA barcodes van de niet-geïdentificeerde diatomeeën gekoppeld aan de gemiddelde ecologische score van dat monster op basis van de daarin wél op naam gebrachte diatomeeën. Bij voldoende van dergelijke koppelingen kunnen ook deze niet-geïdentificeerde barcodes worden voorzien van een eigen ecologische indicatiewaarde, zodat ze in toekomstige monsters direct kunnen worden gebruikt.

Door de kortere doorlooptijd van DNA-metabarcode analyses en de al beschikbare gedetailleerde ecologische kennis over indicatiewaarden van diatomeeën kan deze methode gemakkelijker en ook breder worden ingezet. Beslist niet alleen bij reguliere KRW-monitoring maar juist ook bij de bepaling van het succes van inrichtings- en beheersmaatregelen op diverse ruimtelijke en temporele schaalniveaus, gericht op waterkwaliteitsverbeteringen in het waterbeheer. Daarbij kunnen ook de zogenaamde 'overige wateren' van de KRW een interessante pilot vormen voor een relatief snelle vorm van ecologische effectbepaling.

​​​​​​​Jako van der Wal (Senior Hydrobioloog (diatomist) bij AQUON): “Vanuit AQUON doen we met dit project mee omdat we ervan overtuigd zijn dat DNA een belangrijke rol zal gaan spelen in de (ecologische) beoordeling van de waterkwaliteit. Daarnaast belicht dit project de grote waarde van Diatomeeën als sterke ecologische indicator. Diatomeeënonderzoek is geen moetje vanuit de Kaderrichtlijn Water; het is zeer waardevol in elk type water. Vanuit AQUON brengen we onze kennis van monstername, diatomeeënanalyse en kennis van ecologische kengetallen en indices in.”

Partners
Dit project is een onderdeel van het KWR-TKI projectencluster Hydrogenomics. Partners in dit project zijn: KWR Water BV, AQUON, BaseClear BV, Waterschap Brabantse Delta, Hoogheemraadschap van Delfland, Waterschap De Dommel, Wetterskip Fryslân, Waterschap Hollandse Delta, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, Waterschap Limburg, Stichting Naturalis Biodiversity Center, Hoogheemraadschap van Rijnland, Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard, Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden, Stowa en Stichting Waterproef. ​​​​​​​​​​​​​​

Link naar website: https://www.tkiwatertechnologie.nl/projecten/dna-diatom-biosensor/