Persbericht

Plantenschimmels zijn net griepvirussen: lastig om voor allemaal immuun te worden

Gepubliceerd op
4 juni 2014

Het ontwikkelen van planten, die immuun zijn voor schimmelziekten, is misschien wel het beste te vergelijken met het ontwikkelen van griepvaccins. Een plant immuun maken voor één type schimmel lukt nog wel. Maar plantenschimmels ontwikkelen net als griepvirussen steeds nieuwe varianten, omdat ze zich aanpassen en ontsnappen aan het immuunsysteem van de plant. Daardoor is het vaak lastig om planten te ontwikkelen die gedurende vele jaren immuun blijven tegen een schimmel. Het is haalbaar, maar wetenschappers moeten er veel voor uit de kast halen, en telers moeten planten telen met voldoende immuungenen, om nieuwe uitbraken van ziekten te voorkomen. Dat stelt professor Pierre de Wit in de lezing die hij op donderdag 5 juni 2014 houdt ter gelegenheid van zijn afscheid als hoogleraar Fytopathologie aan Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR.

Pierre de Wit zorgde met zijn groep in de jaren tachtig en negentig voor een beter begrip van het zogenaamde gen-om-gen model in de plantenziektenkunde. Schimmels hebben bepaalde genen die zorgen voor eiwitten, effectoren genoemd, die planten ziek maken. Gelukkig zijn er ook planten met immuungenen die receptoren maken om de effectoren te herkennen en zich zo tegen de schimmel kunnen verdedigen. De schimmel kan dan niet uitgroeien en zichzelf niet meer vermeerderen. De groep van De Wit kruiste wilde soorten die dergelijke immuungenen hebben met gewassen zoals tomaat, om zo de immuniteit over te brengen.

Spontane mutatie

Schimmels verspreiden zich door de lucht, via miljarden sporen: de zaden van de schimmel. Omdat het er zo veel zijn, loop je altijd de kans dat er een spontane mutatie plaatsvindt die er voor zorgt dat de schimmel plotseling een iets ander effector eiwit maakt. Dat eiwit kan dan niet meer door de immuunreceptor herkend worden, waardoor de ziekteverwekker ongehinderd de plant kan binnendringen en uitgroeien. Als de gewijzigde ziekteverwekker weer sporen maakt, zullen de uitgroeiende sporen allemaal het nieuwe eiwit maken en dus niet meer door de plant als binnendringer herkend worden. Daardoor zullen in de omgeving alle planten van diezelfde soort ziek worden.

Ontwikkeling nieuwe immuungenen

In de natuur ontstaat zo een wedloop. Want ook tijdens de evolutie hebben wilde planten spontaan, via mutatie en recombinatie nieuwe immuungenen ontwikkeld, die ontstaan op een wijze die enigszins vergelijkbaar met onze eigen immuungenen die antilichamen maken. Zo’n plant met nieuwe immuungenen kan zich dan weer verdedigen tegen de ziekteverwekker, waardoor de schimmel het nakijken heeft. En de nakomelingen van die plant kunnen zich dan dus ook verdedigen, waardoor het aantal immune planten zal toenemen en de ziekteverwekker moeilijker zal overleven. Zodra er sporen ontstaan met weer een ánder effector eiwit, herhaalt de cyclus zich.

Immuun door plantenveredeling

Plantenveredelaars proberen die wedloop aan de plantenkant te versnellen. Ze zoeken gericht naar immuungenen in wilde planten en brengen die via kruising of genetische modificatie  over naar cultuurplanten. Doel is om rassen van bijvoorbeeld tomaat en aardappel te ontwikkelen die immuun zijn voor nieuwe genetische varianten van ziekteverwekkers. Maar omdat plantenveredelaars tot voor kort alleen naar de buitenkant van de plant konden kijken (wordt ie wel of niet ziek) en de ziekteverwekkers zulke enorme aantallen sporen maken, was het succes vaak van korte duur.

Identificatie immuungenen

Pierre de Wit liet met zijn onderzoek op moleculair niveau zien hoe dit gen-om-gen systeem werkt. Hij was daarmee één van de pioniers in de moleculaire fytopathologie. Samen met andere groepen, zoals die van Jonathan Jones op het Sainsbury Laboratorium in Norwich legde hij de basis voor het gebruik van moleculaire technieken voor het bestuderen van de interactie tussen planten en hun ziekteverwekkers. Zo heeft hij meer dan tien effector eiwitten geïdentificeerd van de schimmel Cladosporium fulvum en zo’n tien immuungenen van de wilde tomaat die deze effectoren herkennen.

Tomatenteelt zonder fungiciden

In Nederland kunnen tomaten dankzij de plantenveredeling al jarenlang geteeld worden zonder gebruik van fungiciden. Maar de tomatentelers moeten er wel alert op zijn dat ze rassen gebruiken die voldoende immuungenen hebben. “Ter vergelijking:  de resistentie van een plant met slechts één immuungen wordt 10.000.000.000.000.000.000.000.000 maal sneller doorbroken dan die van een plant met vijf immuungenen” zegt De Wit. “En dat terwijl het dankzij de moleculaire technieken relatief eenvoudig is om rassen te ontwikkelen met vijf immuungenen. Dat kan via het kruisen en het volgen van de genen met moleculaire merkers, of via het gericht overbrengen van de genen via genetische modificatie”.

Moleculaire kennis dankzij onderzoek De Wit

Voor plantenveredelaars is moleculaire kennis de sleutel op de zwarte doos. Ze kunnen mede dankzij het onderzoek van Pierre de Wit ín de plant kijken en daardoor grotere aantallen planten onderzoeken. Daarnaast kunnen de plantenveredelaars nu beter voorspellen of de weerstand van een plant tegen een ziekteverwekker al of niet lang stand zal houden, omdat ze er achter kunnen komen op welke manier een effector een plant ziek maakt wanneer hij geen bijpassende immuunreceptor heeft.