Gen uit wilde soort tegen phytophthora

Deze week verschijnt er een artikel in Nature Plants dat is geschreven door wetenschappers van Wageningen University en The Sainsbury Laboratory in Norwich (Groot-Brittannië), waarin zij melden dat ze in een Zuid-Amerikaanse wilde aardappel een nieuw gen tegen de aardappelziekte phytophthora hebben ontdekt. Dat gen geeft een nog niet eerder gevonden manier van verdediging tegen de gevreesde ziekte. Het gen zorgt namelijk voor afweerreactie tegen elicitine, een ‘geconserveerd’ eiwit met een belangrijke biologische functie. Daardoor wordt het minder waarschijnlijk dat de ziekteverwekker zich kan aanpassen om de afweerreactie te ontwijken.

Vivianne Vleeshouwers, veredelingsonderzoeker bij Wageningen University, is een van de leidende wetenschappers binnen het team dat deze belangrijke doorbraak geboekt heeft. Vleeshouwers: ”We hebben een gen geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor een volledig nieuw beschermingsmechanisme bij wilde aardappelsoorten. We hopen dat deze nieuwe kennis zal helpen bij de bestrijding van de aardappelziekte.”

Phytophthora infestans, de oorzaak van de aardappelziekte die wereldwijd tot grote schade bij aardappeltelers leidt, is ook berucht als veroorzaker van de Ierse hongersnood in de negentiende eeuw. De wereldwijd verspreide ziekteverwekker vormt nog altijd een serieuze bedreiging voor de voedselproductie. Het internationale team van wetenschappers onderzocht wilde leden van de Solanum-familie, waartoe de aardappel behoort, op zoek naar genen die reageren op elicitinen. Dat zijn zogenaamde ‘geconserveerde’ eiwitten van de verwekker van de aardappelziekte. Vleeshouwers: “Deze eiwitten veranderen nauwelijks in de loop der tijd en tijdens de diversifiëring van soorten en stammen. De eiwitten spelen namelijk een cruciale rol in de levenscyclus van phytophthora en ze zijn tijdens eerdere evolutie geoptimaliseerd. Door een aardappel-gen te vinden dat dit soort eiwitten aanpakt, verlagen we de kans dat de ziekteverwekker de nieuwe resistentie kan doorbreken.”

Na een zoektocht van 10 jaar hebben de wetenschappers zo'n gen gevonden, genaamd ELR (Elicitin Response), dat codeert voor een receptorachtig eiwit in Solanum microdontum. Bij planten zitten er veel van dit soort receptoren aan de buitenkant van de plantencel, die daarmee de eerste verdedigingslinie vormen. Dit beschermingsmechanisme lijkt op een serie antennes die ieder zijn afgestemd op een verschillend geconserveerd kenmerk van de binnendringende ziekteverwekkers.

De gelijktijdige aanwezigheid van het ELR-gen en elicitine leidt tot celdood op de plaats waar phytophthora de plant infecteert en vormt daarmee een afweersysteem dat de verspreiding van de ziekteverwekker een halt toeroept. Introductie van het ELR-gen in gecultiveerde aardappelplanten maakt de planten minder vatbaar voor diverse stammen van de aardappelziekte.

De resultaten komen uit fundamenteel wetenschappelijk onderzoek en zijn dus nog in de onderzoekfase. Op de langere termijn opent de vinding nieuwe mogelijkheden voor het ontwikkelen van een breed en langdurig werkende resistentie. Die resistentie zou over de hele wereld kunnen helpen bij het nog milieuvriendelijker telen van aardappels en het geven van een betere voedselzekerheid.