Biochemistry
Welkom by Universiteit Stellenbosch

Bellstedt Groep

​​​​​​​​GROEPLEIER: Prof. Dirk Bellstedt

Posisie: Professor

Kantoor: ​    ​​​165 JC Smuts Building

Foon:          +27-(0)21-808-5840

Faks:          +27-(0)21-808-5863

E-pos:         dub@sun.ac.za

​​Opleiding:

B Sc Agric (Biochemie, Genetika, Dierefisiologie) Universiteit van Stellenbosch

B Sc Agric Hons (Biochemie) Universiteit van Stellenbosch

M Sc Agric (Biochemie) Universiteit van Stellenbosch

Ph D Agric (Biochemie) Universiteit van Stellenbosch

​​Navorsingstegnieke en Navorsingsvelde

Immunoessais, Immunologie, Nukleïensuur gebaseerde opsorings tegnologie (PCR, RT-PCR, qPCR , mikrosatelliete), Molekulêre Sistematiek, Next Generation Sequencing, Genomika

​Kommersiële toepassings van my navorsing

  1. 'n ELISA toetsstel vir die opsporing van Ralstonia solanacearum in aartappelknolle. Hierdie toetsstel word deur die Suid-Afrikaanse Aartappel Sertifiseringsdienste gebruik vir siekte-vrye saad sertifisering sedert 1995 (vir meer informasie sien hierna).
  2. Spesifieke antiliggaam produksie in konyne teen proteïen antigene deur gebruik te maak van suur behandelde, naakte bakterië (Bellstedt et al., (1987) J. Imm. Methods 98, 249-255.). Hierdie metode werk besonder effektief om antiliggame teen geïsoleerde of rekombinante proteïene te produseer en word aangebied as 'n diens aan navorsers in Suid-Afrika en elders.

​Huidige navorsing

  1. Ondersoeke na die evolusie van virusse en bakteriese patogene van aartappels en vrugtebome en die opsporing daarvan.
  2. Plant molekulêre sistematiek en evolusionêre studies op plantgroepe wat in Suid-Afrika voorkom met die klem op plante in die Kaapse Fynbos streek.
  3. Die ontwikkeling van DNA entstowwe teen volstruismikoplasmas.
  4. Vis filogenetika.​

Beskrywing van Navorsing​

​Ondersoeke na die evolusie van virusse en bakteriese patogene van aartappels en vrugtebom​​e en die opsporing daarvan​

​In hierdie projekte word immunoessais en PKR-gebaseerde tegnieke gebruik vir die opsporing van virale en bakteriese patogene, geenopeenvolgingsbepalings en molekulêre sistematiek word gebruik om die evolusie van virusse en bakteriese patogene wat aartappels en vrugtebome infekteer in Suid-Afrika na te vors.

Navorsing wat vir Aartappels SA op Aartappel Virus Y (Potato Virus Y, PVY) het getoon dat die PVYO en PVYN in Suid-Afrika voorkom, maar is grootliks verplaas deur die rekombinante PVYNWilga en PVYNTN rasse en ander rekombi​​nante rasse wat elders in die wêreld voorkom (4). Ons het 'n nuwe benadering vir die filogenetiese analise van die heelgenoom opeenvolgings ontwikkel wat die rekombinasie van die virus, wat dikwels voorkom, akkommodeer (4). Ons span is 'n lid van die internasionale PVY Wide ​Organization (http://www.inra.fr/pvy_organization_eng). 'Realtime RT-PCR' toetse is ontwikkel vir die opsporing van PVY and Aartappel Rolblad Virus (Potato Leafroll Virus, PLRV) en hierdie toetse word nou in ons navorsing en vir bevestigende toetse in die industrie gebruik. Ons voer tans proewe deur om die weerstand teen PVYNTN rasse van die hoof aartappelkultivars wat in Suid-Afrika verbou word, te bepaal, met die doel om 'n weerstandsindeks vir Suid-Afrikaanse boere te ontwikkel.

'n Opname om die voorkoms van vier ander aartappelvirusse naamlik Potato Virus X, Potato Virus M, Potato Virus A and Potato Virus S in Suid-Afrikaanse aartappels op te spoor het aan die lig gebring dat slegs geïsoleerde gevalle van Potato Virus A in Suid-Afrika voorkom (M Sc, Mr Wiets Roos).

​​​​​
dub3.jpg

Die fokus van ons huidige navorsing is op Rolblad Virus (PLRV) aangesien hierdie virus blyk om vir groter oesverliese as PVY in Suid-Afrika verantwoordelik te wees (sien geïnfekteerde teenoor ongeïnfekteerde plante se opbrengs regs). Ons analiseer die variasie in PLRV isolate in Suid-Afrika deur van heelgenoom volgordebepaling gebruik te maak. Ons voorlopige resultate toon dat Suid-Afrika unieke rasse en 'n breë spektrum van isolate huisves, wat in teenstelling met bevindinge elders is (Guyader et al., (2004) Is PLRV a slowly evolving RNA virus? Abstrak van die 12de EAPR Virologie Afdeling Byeenkoms). Danksy die warmer klimaat in Suid-Afrika, is PLRV verspreiding deur luise besonder erg, en ons bepaal tans PLRV infeksiespoed in veldproewe deur van RTPCR eerder as ELISA gebruik te maak weens die hoër sensitiwiteit van die RTPCR tegniek.

Twee studies (M Sc tesisse, Mev Sophie Malan and Miss M C Gagiano) op bepalinge van die voorkoms van die vrugteboom virusse, Apple Chlorotic Leaf Spot Virus, Apple Mosaic Virus, Apple Stem Grooving Virus, and Apple Stem Pitting Virus deur middel van RTPCR en ras identifikasie deur mantelproteïen geen opeenvolgingsbepalings het aangedui dat 'n aantal isolate van elkeen van hierdie virusse voorkom in Suid-Afrikaanse kern en steenvrugte. RTPCR is gevind om 'n meer sensitiewe metode te wees vir hulle opsporing as ELISA. Gevolglik sal RTPCR toetsing in die toekoms as 'n addisionele opsporingsmetode in die sertifiseringsskema vir vrugtebome in Suid-Afrika gebruik word (http://www.saplant.co.za/).

In 1989, het ek 'n ELISA metode vir die opsporing van bakteriese verwelksiekte veroorsaak deur Ralstonia solanacearum in aartappels ontwikkel wat 'n ernstige bedreiging vir die SA Aartappelbedryf ingehou het. Hierdie ELISA word nog steeds as roetine toets as 'n gedeelte van die sertifiseringsskema van die Suid-Afrikaanse Aartappel Industrie (Aartappels SA) gebruik en het die siekte in Suid-Afrika onder beheer gebring (1). Ons bevestig ook Ralstonia solanacearum infeksies en identifiseer ander bakteriese infeksies deur 16S rRNA geenopeenvolgingsbepalings.

Samewerkers

Dr Emmanuel Jacquot, INRA-CIRAD-Supagro, UMR385 BGPI (Biology and Genetic of Plant-Pathogen Interactions), Montpellier, France. Dr Christophe Lacomme, Science and Advice for Scottish Agriculture (SASA), Edinburgh, UK.

Huidige student (2015)

PhD: Mr Wiets Roos getiteld: "Genomic and pathogenicity assessments of South African isolates of Potato Leaf Roll Virus".

Afgestudeerde studente

Mnr Mark Matzopoulos (M Sc, gegradueer Maart 2006); Me Adri Rothman (M Sc, gegradueer Maart 2007); Dr J. Chris Visser (M Sc, gegradueer Maart 2008), Dr J. Chris Visser (Ph D, gegradueer Maart 2012); Mnr Wiets Roos (M Sc, gegradueer Maart 2013), Me Sophie Malan (M Sc, Plant Pathology, gegradueer Desember 2014); Me Emcee Gagiano (M Sc, Plant Pathology, gegradueer Maart 2015).

Publikasies

Bellstedt, D.U. Enzyme-linked immunosorbent assay detection of Ralstonia solanacearum in potatoes: the South African experience. (2009) In Methods in Molecular Biology, Volume 508: Plant pathology: techniques and protocols, pp. 51-62, The Humana Press, New Jersey, USA.

Visser, J. C. and D. U. Bellstedt (2009) An assessment of molecular variability and recombination patterns in South African strains of Potato virus Y. Archives of Virology 154, 1891-1900.

Cuevas J. M. , A. Delaunay, J. C. Visser, D. U. Bellstedt, E. Jacquot, S. Elena. (2012) Phylogeography and Molecular Evolution of Potato virus Y. PLoS ONE 7(5):e37853. doi:10.1371/journal.pone.0037853.

Visser, J. C., D.U. Bellstedt and M.D. Pirie (2012) The recent recombinant evolution of a major crop pathogen, Potato virus Y. PloS One 7(11) e50631. ​

Plant molekulêre s​​istematiek, biogeografie en bioinformatika​

In samewerking met 'n aantal lokale en internasionale botaniste, is die filogenetiese verwantskappe bestudeer in die genera Disa (en naby verwante groepe), EricaOxalisStreptocarpus (sien ook bydrae tot die Gesneriad Reference Web: http://www.gesneriads.ca/), Ursinia en Zygophyllum. Hierdie navorsing maak 'n belangrike bydrae tot biodiversiteitsbepalings in Suid-Afrika en het tot die beskrywing van 'n aantal nuwe spesies gelei. Belangrike doelwitte van hierdie navorsing is nie net om die verwantskappe van die taksa in die relevante groepe te bepaal nie, maar ook om die filogenië te gebruik in biogeografiese studies (Disa, Zygophyllum, Erica), in die evolusie van C4 fotosintese, wat belangrik is vir droogteweerstand (Zygophyllum), en blommorfologie (Streptocarpus, Erica). Die tegnieke wat in hierdie navorsing toegepas word is DNA isolering, PCR amplifikasie van spesifieke geenstroke (ook direk van plantmateriaal, sien 10) gevolg deur "cycle sequencing". Onlangs het ons "Ion Torrent" geenopeenvolgingsbepaling gebruik om die volle chloroplast genome vir filogenetiese bepalings in die subfamilie Zygophylloideae te gebruik (M Sc, P D W van der Merwe). Bioinformatika, filogenetiese analise en optimiserings metodes word gebruik om die data te analiseer.

Die klem van ons huidige navorsing is gemik om die filogenetiese verwantskappe in die genus Erica te bepaal, wat die grootste plant genus in die Kaapse fynbos strook is (~650 spesies). 'n Filogenie gebaseer op 'n groot aantal merkergene is in 'n gevorderde stadium van voltooiing. Illumina NGS is gebruik om die genoom volgorde van Erica plukenetii te bepaal. Hierdie genoomvolgorde sal gebruik word om die rol van gene wat vir die ensieme vir rooi blomkleurvorming en vir blommorfologie kodeer te bepaal deur bioinformatika rekenaar programme te gebruik.

Sedert 2003 moniteer ons die krities gedreigde orgidee, Disa barbata, wat ook in weefselkultuur vermeerder is (deur Cape Institute of Micropropagation). Die eerste gekweekte plante is weer hervestig in die natuur in die middel van die Kenilworth Renbaan in 2007.

Medewerkers​
Dr Benny Bytebier, Universiteit van Kwa-Zulu Natal, Suid-Afrika, samewerking op orgideë.
Dr Gudrun Kadereit, Universiteit van Mainz, Duitsland, samewerking op Zygophyllum en ander families wat C4 fotosintese meganismes besit.
Prof H Peter Linder, Instituut vir Sistematiese Botanie, Universiteit van Zurich, Switserland, samewerking op orgideë en Zygophyllum.
Dr Michael Moeller, Royal Botanic Gardens Edinburgh, VK, samewerking op Streptocarpus.
Dr Michael D Pirie, Universiteit van Mainz, Duitsland, en Universiteit van Stellenbosch, SA, samewerking op Erica.

Huidige studente (2015)
Ph D: Mnr Nicolas le Maitre, Mnr Pieter de Wet van der Merwe.

Afgestudeerde studente

Dr Benny Bytebier (Ph D, gegradueer Maart 2007); Nonkululeko Swelankomo (M Sc, gegradueer Maart 2008), Dr Margaret J de Villiers (Ph D, gegradueer Desember 2008); Kenneth Oberlander (Ph D, gegradueer Maart 2009), Dr Michael D Pirie (post-doktorale genoot, 2008-2013) Dr Margaret J de Villiers (Ph D, post-doktorale genoot, 2009-2013), Mr Pieter de Wet van der Merwe (M Sc, gegradueer Maart 2015).

Publikasies sedert 2007

  1. Galley, C., Bytebier, B., D. U. Bellstedt and H. P. Linder (2007) The Cape component in the afrotemperate flora: from Cape to Cairo? Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 274, 535-543.
  2. Bytebier, B., D. U. Bellstedt and H. P. Linder (2007) A molecular phylogeny for the large African orchid genus Disa. Molecular Phylogenetics and Evolution 43, 75-90.
  3. Hughes, M., M. Möller, T.J. Edwards, D.U. Bellstedt and M. de Villiers (2007) The impact of pollination syndrome and habitat on gene flow – a comparative study of two Streptocarpus species. American Journal of Botany 94, 1688 - 1695.
  4. Bytebier B.L.G., T. Van der Niet, D.U. Bellstedt and H.P. Linder (2008) The phylogenetic position of the enigmatic orchid genus Pachites Lindl. South African Journal of Botany, 74, 306–312.
  5. Bellstedt, D. U., L. van Zyl, E.M. Marais, B. L. G. Bytebier, C. A. de Villiers, A. M. Makwarela and L.L. Dreyer (2008) Phylogenetic relationships, character evolution and biogeography of southern African members of genus Zygophyllum (Zygophyllaceae) based on three plastid regions. Molecular Phylogenetics and Evolution 47, 932-949.
  6. Bytebier B. L. G., D. U. Bellstedt and H. P. Linder (2008) A new phylogeny-based sectional classification for the large African orchid genus Disa. Taxon 57, 1233-1251.
  7. Edwards, T. J., M. Hughes, M. Möller and D. U. Bellstedt (2008) New Streptocarpus species (Gesneriaceae) from South Africa. Botanical Journal of the Linnean Society 158, 743-748.
  8. Verboom, G. A., J. K. Archibald, F. T. Bakker, D. U. Bellstedt, F. Conrad, L. L. Dreyer, F. Forest, C. Galley, P. Goldblatt, J. F. Henning, K. Mummenhoff, H. P. Linder, A. M. Muasya, K. C. Oberlander, V. Savolainen, D. A. Snijman, T. van der Niet, T. L. Nowell (2009) Origin and diversification of the Greater Cape flora: ancient species repository, hot-bed of recent radiation, or both? Molecular Phylogenetics and Evolution, 51, 44-53.
  9. Oberlander, K. C., E. Emshwiller, D. U. Bellstedt and L. L. Dreyer (2009) A model of bulb evolution in the eudicot genus Oxalis (Oxalidaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution, 51, 54-63.
  10. Bellstedt, D. U., M. D. Pirie, J. C. Visser, M. J. de Villiers and B. Gehrke (2010) A rapid and inexpensive method for the direct PCR amplification of DNA from plants. American Journal of Botany 97, e65-e68.
  11. Bytebier, B., A. Antonelli, D. U. Bellstedt and H. P. Linder (2011) Estimating the age of fire in the Cape flora of South Africa from an orchid phylogeny. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 278, 188-195.
  12. Warren, B. H., F. T. Bakker, D. U. Bellstedt, B. Bytebier, R. Claßen-Bockhoff, L. L. Dreyer, D. Edwards, F. Forest, C. Galley, C. R. Hardy, H. P. Linder, A. M. Muasya, K. Mummenhoff, K. C. Oberlander, M. Quint, J. E. Richardson, V. Savolainen, B. D. Schrire, T. van der Niet, G. A. Verboom, C. Yesson & J. A. Hawkins (2011) Consistent phenological shifts in the making of a biodiversity hotspot: the Cape flora. BMC Evolutionary Biology 2011, 11:39.
  13. Davies, T. Jonathan, G. F. Smith, D. U. Bellstedt, J. S. Boatwright, B. Bytebier, R.M. Cowling, F. Forest, J. Luke, A. Harmon, M. Muasya, B. Schrire, Y. Steenkamp, M. van der Bank, V. Savolainen (2011) Extinction Risk and Diversification Are Linked in a Plant Biodiversity Hotspot. PloS Biology 9, Issue 5, e1000620.
  14. Pirie, Michael D., E. G. H. Oliver and Dirk U. Bellstedt (2011) A densely sampled ITS phylogeny of the Cape flagship genus Erica L. reveals numerous shifts in floral macro-morphology. Molecular Phylogenetics and Evolution 61, 593-601.
  15. Oberlander, K. C., L. L. Dreyer and D. U. Bellstedt (2011) Molecular phylogenetics and origins of southern African Oxalis. Taxon 60, 1667- 1677.
  16. Thompson G.D., D.U. Bellstedt, M. Byrne, M.A. Millar, D.M. Richardson, J.R.U. Wilson and J.J. le Roux (2012) Cultivation shapes genetic novelty in a globally important invader. Molecular Ecology 21, 3187–3199.
  17. De Villiers, M.J., M.D. Pirie, M. Hughes, M. Möller, T.J. Edwards, and D.U. Bellstedt (2013) An approach to identify putative hybrids in the 'coalescent stochasticity zone', as exemplified in the African plant genus Streptocarpus (Gesneriaceae). New Phytologist 198, 284-300.
  18. Thompson, G.D., D.U. Bellstedt, D.M. Richardson, J.R.U. Wilson and J.J. Le Roux (2015) A tree well-travelled: Global phylogeography of the invasive Acacia saligna. Journal of Biogeography 42, 305-314.​

DNA entstof ontwikkeling teen volstruis mikoplasmas

Sien Botes Groep.

Vis Filogenetika​

Weens my kundigheid in genomika en filogenetiese ontleding, sowel as 'n aansienlike kennis van tropiese visse, is ek genader om 'n medewerker te word in 'n Geoekodinamika projek. Geoekodinamika is 'n navorsingsveld wat die wyd uiteenlopende navorsingsvelde, Geologie, Ekologie en Filogenomika bymekaarbring soos ontwikkel deur Dr Fenton P D Cotterill (sien https://sites.google.com/site/fpdcotterill/research/landscape-evolution-and-african-geology). In hierdie projek word vis filogenomiese data gebruik om die landskap evolusie van 'n spesifieke streek te ontleed. Weens my kennis oor die genus Nothobranchius visgroep het Dr Cotterill en ek 'n filogenetiese projek op die genus Nothobranchius begin wat gefokuseer is op streke in Zambië, Botswana en die Congo. Hierdie projek is in 'n gevorderde stadium en die resultate sal binnekort gepubliseer word.

Medewerkers

Dr F P D Cotterill, Departement van Plant- en Dierkunde, Universiteit van Stellenbosch; Prof Brian Watters, professor emeritus, Departement van Geology, Universiteit van Saskatchawan, Kanada; Mr Béla Nagy, Fontainebleau, Frankryk.

'n Tweede projek wat tans in my laboratorium onderneem word is op die Suid-Amerikaanse vis genus Pterophyllum. Drie spesies word tans in die genus aanvaar, maar die massiewe area waarin hierdie drie spesies voorkom, die oorvleueling van hulle voorkomsgebiede, en die herverbinding van die Rio Orinoko en die Rio Negro (as 'n gedeelte van die Amazon dreineeringsgebied) deur middel van 'n direkte koppeling deur die sogenoemde Rio Casiquiare of Casiquiare Kanaal, het tot die ontstaan van tussenvorme gelei wat DNA studies verg om hulle evolusie te bepaal. Om hierdie studie deur te voer is monsters verskaf deur medewerkers in Europa en in die VSA, wat weereens hierdie monsters van medewerkers in Venezuela en in Kolombië verkry het.

Medewerkers

Dr Ulrich Schliewen, The Bavarian State Collection of Zoology, Department of Ichthyology, München, Duitsland; Mnr Edgar Ruiz, Salt Lake City, VSA.

Huidige student

Me Chanelle Anderson, M Sc op die molekulêre sistematiek van Pterophyllum.​