Wetenschap - 1 januari 1970

Phytophthora wapent zich in vredestijd

De schimmelachtige veroorzaker van de aardappelziekte, Phytophthora infestans, kan zich in ‘vredestijd’ genetisch wapenen. Wageningse plantenziektekundigen ontdekten dat sommige varianten een hele batterij incomplete kopieën van een bepaald gen aanmaken, die ze vervolgens weer allemaal weggooien om zo de defensielinie van aardappelplanten te omzeilen.

‘We wisten al dat phytophtora een lastige ziekteverwekker is die resistenties heel snel weet te doorbreken. Maar het pathogeen is misschien nog iets slimmer dan we al dachten’, zegt onderzoeksleider dr. Francine Govers van de leerstoelgroep Fytopathologie. ‘In alle phytophtora-isolaten die aardappelplanten succesvol infecteren vinden we het pi3.4-gen. Ook stammen van phytophthora die bepaalde aardappelplanten niet kunnen infecteren, omdat deze beschikken over een resistentiegen, bezitten zo’n pi3.4-gen. Alleen vinden we bij deze stammen een groot aantal – tot wel 25 - extra kopieën van hetzelfde gen die incompleet zijn en onderling allemaal een beetje verschillen. Blijkbaar gooit Phytophthora die onvolledige kopieën er allemaal weer uit en blijft er een volledig pi3.4 gen over dat misschien net iets anders is waardoor aardappels het weer moeilijk krijgen. Door een deel van zijn genetisch arsenaal weg te werpen wint de indringer kennelijk aan infectiekracht’, aldus Govers.
Samen met drie collega’s publiceerde zij op 3 juli de onderzoeksresultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Genome Research. De ontdekking is voor een belangrijk deel te danken aan het experimenteel genetisch onderzoek van dr. Rays Jiang die in maart in Wageningen promoveerde. Het onderzoek wijst er volgens Govers op dat de gevreesde ziekteverwekker beschikt over een interne genenvermeerderaar die maakt dat er steeds nieuwe pathogene varianten in het veld opduiken. Bijna de helft van de in Nederland gebruikte fungiciden wordt tegen de aardappelziekte ingezet.
Het betrokken pi3.4-gen blijkt overigens geen zogenaamd effectorgen te zijn. Zulke effectorgenen komen bij phytophthora en allerlei andere ziekteverwekkende organismen voor, en zorgen voor de aanmaak van eiwitten die door de ziekteverwekker worden uitgescheiden en een verdedigingsreactie bij de plant kunnen oproepen. Het pi3.4-gen maakt echter een groot regeleiwit aan dat andere genen, mogelijk effectorgenen, aanstuurt. Daarmee lijkt dit regelmechanisme in phytophthora complexer dan vermoed. Govers: ‘Dat er zoveel incomplete kopieën van het regelgen voorkomen bij stammen die in het veld rondwaren, doet vermoeden dat ze als een soort provisiekast fungeren. Het is best mogelijk dat het pathogeen snel een gewenste module uit de kast haalt om nieuwe genen te assembleren als hij geconfronteerd wordt met aardappelplanten met nieuwe resistentiegenen.’
De vondst houdt volgens Govers dan ook een waarschuwing in voor aardappelveredelaars, onder wie de Wageningse onderzoekers die een resistentere aardappel willen maken door het inbrengen van meerdere uit wilde aardappels afkomstige resistentiegenen. ‘Zo’n aanpak kan succes hebben, maar staat of valt bij een goed resistentiemanagement. Je zult altijd in het veld in de gaten moeten houden welke isolaten van phytophthora rondwaren en daar slim op moeten anticiperen.’
Dankzij de initiatieven om zowel het genoom van de aardappel als die van phytophthora in kaart te brengen denkt Govers dat het in de toekomst mogelijk wordt de interactie tussen de twee strijdende partijen bijna op DNA-niveau te volgen. ‘Het spuiten tegen phythophthora zal nooit helemaal verdwijnen, maar we gaan toe naar een nieuwe vorm van geïntegreerde bestrijding, waarbij we op basis van genetische analyses van de rondwarende phytophthorastammen bepalen welke aardappels we het beste waar in de grond kunnen zetten.’ / GvM

Re:ageer