Persbericht Wageningen Universiteit: nr 054, 3 juli 2006
Verwekker aardappelziekte blijft verrassen
Het resistent maken van aardappelplanten tegen de gevreesde ziekte phytophthora lijkt een grotere uitdaging dan eerder is vermoed. Onderzoekers van Wageningen Universiteit zijn een mechanisme van phytophthora op het spoor gekomen waarmee de schimmelachtige ziekteverwekker nieuwe afweerstrategieën in aardappelplanten telkens weet te omzeilen. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in Genome Research van 3 juli.
De relatie aardappelplant - phytophthora staat immer op scherp. Terwijl de aardappelplant diverse resistentiegenen in stelling brengt - die bijvoorbeeld met veel moeite via veredeling of genetische modificatie in de plant zijn ingebouwd - ontwikkelt phytophthora telkens weer genetische varianten die de resistentie na een poosje doorbreken.
De Wageningse onderzoekers Rays Jiang, Rob Weide, Peter van de Vondervoort concentreerden zich onder leiding van Francine Govers op phytophthora's die zich onder Nederlandse klimaat- en teeltomstandigheden weten te handhaven. In deze mengelmoes van stammen zagen zij steeds een specifiek gen (het pi3.4-gen) voorkomen in het genoom van phytophthora. Zij troffen het gen aan in phytophthora die succesvol de aardappelplant wist te belagen, maar ook bij stammen die daarin niet slaagden omdat de waardplant weerstand bood via de effecten van zijn resistentiegenen. In deze laatste stammen trof het onderzoeksteam een groot aantal extra kopieën van pi3.4-gen aan, die echter incompleet zijn. Kennelijk bestaat de kracht van de indringer uit het wegwerpen van een deel van zijn genetisch instrumentarium.
Complex mechanisme
De eerste gedachte bij de ontdekking van het pi3.4-gen was dat het zou gaan om een zogenaamde effector-gen. Zo'n gen maakt een eiwit dat het verdedigingsreactie van de plant aanwakkert. Zulke effectoren komen veel voor in schimmels, bacteriën en andere pathogenen die planten belagen, inclusief phytophthora. Maar het pi3.4-gen blijkt een groot regeleiwit aan te maken dat andere genen, mogelijk effector-genen, aanstuurt. Daarmee lijkt dit regelmechanisme in phytophthora complexer dan eerder werd vermoed.
De incomplete genkopieën zijn aangetroffen in stammen die weliswaar niet erg succesvol zijn in het koloniseren van bepaalde aardappelcultivars maar zich in het veld wel weten te handhaven. Mogelijk fungeren de genkopieën als een soort provisiekast met een flexibele inhoud aan genetische informatie. Daaruit zou het organisme de gewenste modules kunnen halen om nieuwe genen te assembleren die van nut zijn wanneer de externe omstandigheden veranderen.
De deelkopieën van het pi3.4-gen dienen mogelijk ook als alternatieve manier om een heel scala aan eiwitten te synthetiseren die het organisme helpen bij het aanpassen aan een nieuw pathogeenonvriendelijk milieu, bijvoorbeeld een aardappelplant met een nieuwe set aan resistentiegenen.
Het onderliggende mechanisme is nog niet geheel helder, maar het voorkomen van heel veel kopieën van een regel-gen met een dergelijk effect in een ziekteverwekker is nog niet eerder beschreven. Ze kunnen een verklaring zijn voor het grote aanpassingsvermogen van phytophthora en zijn dan tegelijk een nauwelijks overkomelijke barrière voor gewasveredelaars.
De aardappelziekte wordt veroorzaakt door het Phytophthora infestans. Dit schimmelachtige organisme is geen schimmel, is er niet eens aan verwant, maar een zgn. oömyceet die verwant is aan bruine algen en diatomeeën. De aardappelziekte leidde in 1845 tot grote hongersnood in Ierland, waarna de Ierse bevolking massaal naar Amerika emigreerde. Tot op heden blijft phytophthora wereldwijd grote schade veroorzaken aan de aardappelteelt.
Wageningen Universiteit