Wetenschap - 10 september 2009

Gen uit, plant resistent

Planten resistent maken tegen ziekten door een gen uit te zetten in plaats van eentje toe te voegen. Met deze nieuwe veredelingsstrategie is duurzame resistentie mogelijk, denken Wageningse plantenveredelaars.

Nieuwe veredelingsstrategie voor resistente gewassen
Onderzoeker dr. Yuling Bai en de hoogleraren dr. Evert Jacobsen en dr. Richard Visser van de leerstoelgroep Plantenveredeling breken deze maand een lans voor deze nieuwe aanpak in het tijdschrift Molecular Breeding. Het uitschakelen van genen, gene silencing, wordt tot nu toe gebruikt om kwaliteitsaspecten van planten te verbeteren, maar nog niet om de resistentie tegen ziekten te verhogen.
Enkele jaren geleden ontdekten onderzoekers het mechanisme waarmee ziekteverwekkers de immuniteit van planten om zeep helpen. Pathogenen maken moleculen aan, effectors, die bepaalde genen in de plant beïnvloeden om toegang te krijgen. 'Deze genen, S-genen genoemd, reageren op signalen van de ziekteverwekker en geven hem toegang tot de plant, waardoor die wordt aangetast', zegt Bai. 'Door één of meerdere S-genen uit te zetten, blokkeer je de toegang voor de ziekteverwekker en wordt de plant weer resistent.'
Zo vonden buitenlandse onderzoekers een S-gen in gerst dat de ziekte meeldauw toegang gaf. Ze ontdekten bovendien dat dit S-gen via mutatie in bepaalde variëteiten was uitgeschakeld en dat deze variëteit al meer dan dertig jaar resistent was tegen meeldauw. 'Dat moet spontaan zijn gebeurd en via klassieke veredeling gebruikt, zonder dat de veredelaars zich daarvan bewust waren', zegt Jacobsen. 'Het gaat hier om recessieve resistentie, die veel moeilijker in de plantenveredeling  te gebruiken is dan dominante.
'Toen hetzelfde S-gen werd uitgezet in de modelplant Arabidopsis, werd dit plantje ook resistent tegen meeldauw. En Bai toonde in 2007 aan dat ook de tomaat niet meer vatbaar is voor meeldauw als je dit susceptibility gene uitschakelt. Ze vermoedt dat ook andere gewassen bestand zijn tegen meeldauw na gene silencing van dit gen of na een mutatie.
De Wageningse onderzoekers melden dat zo'n recessieve resistentie al voor vier S-genen in meerdere gewassen op rasniveau wordt toegepast. Er is een groeiende lijst van potentiële S-genen die bij verschillende ziekten toegepast kunnen worden.
Het S-gen heeft vaak ook een andere functie in de plant. Als je het gen lamlegt, ben je dan die positieve functies kwijt? 'Hoeft niet', zegt Jacobsen. 'Je compenseert deze bijeffecten in de plantenveredeling met selectie op de functies van andere genen. Dat is de kunst van het veredelen.'
De S-genen zijn nadrukkelijk geen resistentiegenen (R-genen) die weerstand bieden tegen schadelijke indringers. De R-genen voeren strijd met de ziekteverwekkers, een strijd die ze vaak na zo'n vijf jaar verliezen. Dan wordt de resistentie doorbroken en moet een nieuw R-gen worden gevonden. De S-genen zijn meer passief bij de interactie tussen plant en pathogeen betrokken en uitschakeling ervan zal tot een veel stabielere resistentie leiden, is de verwachting van Bai.
Jacobsen wil nu nagaan of de aardappel S-genen bevat die de toegangspoort zijn voor de weerbarstige ziekte Phytophthora. Hij hoopt met een combinatie van uitgeschakelde S-genen en gestapelde R-genen tot een aardappelras te komen met een nog stabielere resistentie.
De nieuwe veredelingsstrategie is nog omstreden. 'In de leerstoelgroep en met de veredelingsbedrijven discussiëren we er al tweeënhalf jaar over wat de potentie is van gene silencing bij resistentieveredeling', zegt Jacobsen. 'De reactie is vaak: gene silencing of mutatieveredeling is oud;  we willen resistentiegenen gebruiken. Maar je moet ook nieuwe, meer speculatieve onderzoeksbenaderingen doen - daar is een universiteit voor.'

Re:ageer