Wetenschap - 28 maart 2002

Verwoesting binnen zestig seconden

Verwoesting binnen zestig seconden

Fytopathologie vindt bodembacterie die agressieve schimmelsporen opblaast

Geluk moet je afdwingen. Dat deed dr Jos Raaijmakers van het laboratorium voor Fytopathologie. Hij zocht en vond een bodembacterie die het kan schoppen tot een belangrijke biologische bestrijder van de meest gevreesde schimmels in aardappels en bloembollen.

Bolletjes drijven wat rond onder de microscoop. Even later komen ze stil te liggen en niet lang daarna spatten ze uit elkaar. Dat alles binnen zestig seconden. Voor dr Jos Raaijmakers, universitair docent bij het laboratorium voor Fytopathologie, is het helder. In een petrischaaltje zitten zwemmende sporen, zo?sporen, van Pythium, een schimmel die het wortelstelsel van bloembollen, komkommers en siergewassen vrijwel helemaal kan 'wegvreten'. Hieraan is de bodembacterie Pseudomonas fluorescens A toegevoegd, kortweg isolaat A. Deze bacteriestam produceert een stof die de sporen binnendringt en ze volledig laat exploderen. Er blijft niets meer van over. Kortom, dit isolaat A is enorm succesvol. Dat betekent dat een belangrijke infectieroute van deze schadelijke schimmel wordt geblokkeerd.

Ook in diverse potproeven en kleinschalige veldexperimenten met hyacint en krokus bleven de resultaten overeind staan. Aangetast door Pythium, verdween een groot deel van de wortels, ondanks behandeling van deze bolgewassen met diverse bodembacteri?n. Alleen met isolaat A bleven de wortels bijna volledig intact.

Explosie

Raaijmakers is zelf nog steeds een beetje beduusd van de resultaten. Vooral omdat het resultaat overeind bleef na verschillende keren herhalen. De zo?sporen van verschillende Pythium-isolaten en andere zo?spore schimmels, waaronder de veroorzaker van de beruchte aardappelziekte, Phytophthora infestans, explodeerden binnen zestig seconden. Normaliter is dat wel anders.

Het komt wel vaker voor dat onderzoekers een micro-organisme vinden dat de groei van een schadelijke schimmel tegengaat. In het lab en in de klimaatcel doet die het prima tegen ??n schimmel-isolaat. Probleem is dat een schimmelpopulatie in het veld bestaat uit vele verschillende isolaten die naast elkaar voorkomen en er zijn er altijd wel een paar die minder gevoelig zijn voor de biologische bestrijder. Daardoor zijn er tot nu toe relatief weinig isolaten van bestrijders die het schoppen tot een middel dat boeren en tuinders kunnen gebruiken. Isolaat A heeft dat niet. Geen enkele 'tegenstander' is tot nu toe bestand tegen zijn verwoestende werking.

Isolaat A lijkt heel anders te werken dan andere biologische bestrijders. Die remmen vaak de groei van de schimmel af, maar houden die niet volledig tegen. Dat lijkt isolaat A wel te doen. Door de volledige vernietiging van de zo?sporen is die weg van infectie geblokkeerd.

Raaijmakers vermoedt dat deze bodembacterie daarnaast ook de groei van de schimmeldraden remt. In experimenten in het lab deed isolaat A dat in ieder geval. De optimale groei van het wortelstelsel van hyacint en krokus na behandeling met isolaat A in de pot is anders moeilijk te verklaren, meent Raaijmakers. "Het is de vraag of dat isolaat alle zo?sporen kan vernietigen als je bedenkt hoe groot het wortelstelsel is. Als het daarnaast ook de groei van het mycelium, de schimmeldraden, tegenhoudt, heeft het een grotere werking."

Wel blijkt uit proeven dat bij dit mechanisme, net als bij de gangbare biologische bestrijders, de schimmeldradengroei van sommige Pythium-isolaten minder gevoelig is voor de bacterie. "Maar het kan best zijn dat die minder gevoelige isolaten geen rol van betekenis spelen in het veld. Dat weten we nog niet."

Snuffelproject

En dan te bedenken dat dit onderzoek alleen maar als 'snuffelproject' gestart is. Raaijmakers wilde wel eens weten of er een bodembacterie was die de zo?sporen volledig zou vernietigen. Dat was al bekend van een ander micro-organisme, maar deze was schadelijk voor de mens. Dat is dus geen organisme waar je mee gaat experimenteren. Van de vierhonderd isolaten die in de kast lagen, bleek er ??n de vernietigende eigenschappen te bezitten: isolaat A.

Raaijmakers kwam op de zo?sporen omdat dit een belangrijke fase is in de seksuele en de aseksuele fasen van levenscycli van schimmels als Pythium en Phytophthora. Het zijn zwemsporen die vanuit de schimmel naar de plant zwemmen. Deze fase is essentieel voor de infectie onder natte omstandigheden. Onder droge omstandigheden kunnen deze schimmels ook via schimmeldraden naar de plantenwortels toegroeien en zo de plant infecteren.

Met Pythium lijken de resultaten veelbelovend. Maar de grootschalige veldtest volgt binnenkort. Bij andere veelbelovende micro-organismen wil het nog wel eens haperen. Ze overleven niet in de grond of doen in de grond niet wat ze moeten doen of zijn alleen onder specifieke omstandigheden actief. Twee micro-organismen blijken tot nu toe het meest succesvol voor toepassing op diverse gewassen en tegen diverse pathogenen, blijkt uit een overzicht van Raaijmakers: Trichoderma bij schimmels en Bacillus bij bacteri?n.

Er wordt wel gewerkt aan verbetering van de werking van de organismen, onder andere door genetische modificatie waarbij de genen die de onderdrukkende werking hebben altijd tot expressie komen. Maar volgens Raaijmakers is het effectiever om isolaten bij elkaar te stoppen met dezelfde onderdrukkende eigenschap, maar die genetisch van elkaar verschillen. "Dan heb je altijd een vertegenwoordiger die het doet. Dan maak je dus niet gebruik van genetische modificatie maar van de diversiteit die er van nature in de groepen micro-organismen bestaat." Consequentie is wel dat de genetische variatie in kaart gebracht moet worden. En dat van duizenden isolaten.

Hoe dat zit bij isolaat A is niet bekend. Raaijmakers bekijkt nu, in nauwe samenwerking met dr Teris van Beek en dr Pieter de Waard van Organische Chemie, hoe de stof die isolaat A produceert is opgebouwd. Daarnaast moet bekeken worden onder welke condities de productie te verhogen is. Tegelijkertijd heeft Raaijmakers onderzoek gestart naar de mogelijkheden van dit isolaat en de zuivere stof zelf om Phytophthora infestans te bestrijden. Een schimmel die ook grotendeels afhankelijk is van zo?sporen om aardappelknollen te infecteren. Over een paar maanden verwacht Raaijmakers hier de eerste resultaten van. Bij positief resultaat duurt het nog wel een aantal jaren voordat zo'n stof of micro-organisme tot een middel is gevormd dat in de praktijk gebruikt wordt. Raaijmakers heeft zelf meegewerkt aan een stof waar dat proces vier jaar duurde.

Leonore Noorduyn

De levenscyclus van Pythium en Phytophthora, voor de land- en tuinbouw zeer schadelijke schimmels. Zo?sporen, de eencellige sporen met zwemstaarten, maken deel uit van zowel de seksuele cyclus (links) als de aseksuele (midden). | Bron: Agrios, 1997

Re:ageer