Wageningen Universiteit en Researchcentrum
Persbericht 17 maart 2010
Nieuw type afweer van planten is mogelijke doorbraak voor voedselvoorziening
Afweer maakt vele plantensoorten resistent tegen allerlei plantenziektes
Een international team van onderzoekers, geleid door onderzoekers van het Sainsbury Laboratory in Norwich (UK) en waaronder ook onderzoekers van Wageningen University, heeft in planten een nieuw type resistentie tegen ziekten ontdekt, waarmee vele soorten planten zich beter kunnen verweren tegen allerlei veroorzakers van plantenziekten. Bart Thomma, één van de betrokken Wageningse onderzoekers, verwacht dat dit een doorbraak kan betekenen voor de voedselzekerheid en de duurzaamheid van de landbouw. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Biotechnology
De onderzoekers ontwikkelden genetisch gemodificeerde tomatenplanten en tabaksplanten, waarbij ze de genetische code overbrachten voor een zogenaamde pattern recognition receptor (PRR) van de 'modelplant' Arabidopsis (de zandraket). De planten bleken zich in één klap veel beter te kunnen verweren tegen een groot aantal soorten bacteriën, waaronder ook belangrijke ziekteverwekkers zoals de veroorzaker van bruinrot in aardappel. En dat terwijl de zandraket niet verwant is aan tomaat en tabak.
De resultaten openen nieuwe mogelijkheden voor het ontwikkelen van planten die veel minder gevoelig zijn voor bacteriële ziekteverwekkers en daardoor een hoge voedselopbrengst kunnen geven terwijl ze tegelijk minder gewasbeschermingsmiddelen nodig hebben.
Vanwege de noodzaak om de groeiende wereldbevolking van voedsel te blijven voorzien en de landbouw tegelijkertijd veel duurzamer te maken, werken onderzoekers wereldwijd aan gewassen die een hogere voedselopbrengst hebben en minder mest en gewasbeschermingsmiddelen nodig hebben. Deze ambitie wordt ook wel "twee maal meer met twee maal minder" genoemd.
Gedreven door deze ambitie richtte het onderzoekteam zich op een nog onontgonnen gebied van de afweer van planten tegen ziekteverwekkers. Plantenveredelaars richten zich nu nog op het inkruisen of via genetische modificatie inbrengen van resistentiegenen die betrokken zijn bij de herkenning van specifieke ziekteverwekkers. De resistentie die zo verkregen wordt, is daardoor slechts werkzaam tegen één of een paar ziekteverwekkers en kan relatief makkelijk door de ziekteverwekkers omzeild worden.
De onderzoekers richtten zich daarom op afweerreacties die juist door veel verschillende planten tegen allerlei ziekten voorkomen. Ze onderzochten zogenaamde pattern recognition receptors (PRRs). Deze PPRs herkennen bepaalde componenten die voor ziekteverwekkende organismen essentieel zijn voor de overleving. Een voorbeeld daarvan is flagelline, een bestanddeel van de zweepstaart waarmee heel veel bacteriën zich voortbewegen. De verwachting is dat veranderingen in dit soort componenten, veroorzaakt door mutaties in het DNA van de ziekteverwekker, niet op zullen treden omdat ze grote gevolgen zullen hebben voor de overleving van de ziekteverwekker. Resistentie die gebaseerd is op PPRs zal daardoor langer stand kunnen houden.
Een tweede voordeel van resistentie op basis van PPRs is het feit dat PPRs componenten herkennen die voor heel veel soorten micro-organismen nodig zijn voor hun overleving. De resistentie kan daardoor effectief zijn tegen veel verschillende soorten ziekteverwekkers.
Onderzoekers hebben tot op heden nog maar een handvol PPRs kunnen identificeren. Onderzoekers van het Sainsbury Laboratory in Groot Brittannië gebruikten voor hun onderzoek een PRR uit Arabidopsis die in staat is om bacteriën te herkennen. De onderzoekers bouwden de genetische code voor de PPR via genetische modificatie in bij tabak en tomaat.
Dr Cyril Zipfel van het Sainsbury Laboratory: "We verwachtten dat deze planten daardoor ook in staat zouden zijn om bactriën te herkennen en zich er tegen af te weren."
De genetisch gemodificeerde planten werden onder gecontroleerde omstandigheden geïnfecteerd met verschillende soorten ziekteverwekkers. De planten bleken zich veel beter te kunnen verweren tegen allerlei bacteriën, waaronder bacteriën die nu grote schade kunnen aanbrengen in de land- en tuinbouw, zoals Rastonia solanaceraum, de veroorzaker van bruinrot in aardappel.
Bart Thomma, onderzoeker bij Wageningen Universiteit, is zeer verheugd over het success. "We weten natuurlijk al langer dat planten zicht tegen het grootste deel van de micro-organismen kan verdedigen, er is maar een relatief klein aantal dat echt ziektes veroorzaakt. Ons onderzoek laat zien dat de 'basis-afweer' uitstekend gebruikt kan worden voor het ontwikkelen van gewassen die zich beter kunnen verweren tegen deze schadelijke micro-organismen."
Het onderzoek is medegefinancierd door de Gatsby Charitable Foundation en de Two Blades Foundation. Bij het onderzoek waren ook groepen betrokken van het INRA/CNRS in Frankrijk en de University of California.
------------------------------
Wageningen Universiteit en Researchcentrum