Nieuwe techniek voor selectie afweerstoffen tegen insekten

Enkele jaren gelden ontwikkelden biotechnologen een nieuwe methode om plaaginsekten dood te hongeren op het veld. Van nature bevatten zaden (zoals granen en bonen) en knollen (zoals aardappels) hoge concentraties aan bepaalde enzymen, proteïnaseremmers. Ook als een blad wordt aangevreten, worden deze stoffen aangemaakt. De afweerstoffen bezorgen het insekt na de maaltijd forse buikpijn, waardoor de verdere eetlust danig wordt vergald. De proteïnaseremmers blokkeren de vertering van eiwitten in de darmen van het insekt, en dat sterft uiteindelijk de hongerdood.

Biotechnologen bouwden dit afweermechanisme bij diverse gewassen in. Maar binnen korte tijd verloor deze milieuvriendelijke vorm van insektenbestrijding zijn effectiviteit - er verscheen een nieuwe generatie insekten die zich aan het afweermechanisme had aangepast. Ir. Maarten Jongsma van het DLO-Centrum voor Plantenveredeling en Reproductie-onderzoek (CPRO-DLO), die op 24 oktober aan de Landbouwuniversiteit promoveerde, zocht uit waarom.

Jongsma verdiepte zich in het werkingsmechanisme van de proteïnaseremmers. In de natuur maakt de plant deze enzymremmers 'op afroep': als een rups aan een blad vreet, komt de produktie van de afweerstoffen binnen enkele uren op gang. Signalen, afkomstig van het wondvlak, stellen de hele plant op de hoogte van het dreigende gevaar. In de transgene (d.w.z. van nieuwe eigenschappen uit de reageerbuis voorziene) planten daarentegen zijn de afweerstoffen voortdurend beschikbaar.

Deze overkill blijkt de plant matig te beschermen. Op transgene tabaksplanten werden rupsen van de Floridamot al snel ongevoelig voor de verteringsremmers. Ze namen hun toevlucht tot andere eiwitsplitsende enzymen, zodat ze weer onbelemmerd konden eten en groeien. Ook larven van de Coloradokever gebruikten deze tactiek. Zij worden al generaties lang aan proteïnaseremmers blootgesteld en hebben zich daaraan aangepast.

In de wapenwedloop zijn nu de biotechnologen weer aan zet. Jongsma ontwikkelde een nieuwe techniek, die het mogelijk maakt om zeer snel grote hoeveelheden nieuwe remmers in een reageerbuis te maken en daaruit de actiefste stoffen te selecteren. Bij de zogeheten Phage Display-techniek worden virussen (bacteriofagen) ingezet om de remmers in de reageerbuis te zuiveren. Genen, die coderen voor verschillende proteïnaseremmers worden gefuseerd met een manteleiwitgen uit het cirkelvormige DNA van de faag (het bacterievirus). Dit genconstruct wordt vervolgens in een bacteriestam van E. coli ingebracht. Als men daarna de bacterie besmet met een 'helperfaag', wordt het cirkelvormig DNA verpakt in een viruseiwitmantel, en deze deeltjes worden vrij in het medium uitgescheiden. Het bijzondere is, dat ook het faag-vreemde remmer-eiwit in het manteleiwit is opgenomen. Dat is heel handig voor de biotechnoloog, die nu al in een oogopslag aan de 'eiwit-verpakking' het bijbehorende remmer-gen kan herkennen.

Zo kan men gemakkelijk de remmer-eiwitten op grond van hun remmende eigenschappen zuiveren en tegelijk de bijbehorende genen in handen krijgen. Je kunt miljoenen iets verschillende genen maken en daaruit in een handomdraai de beste selecteren. Volgens de promovendus zullen de beste remmers de insekten niet alleen uithongeren, maar ook aantasten in hun vruchtbaarheid en hun weerstand. Hij voorziet resistenties tegen brede groepen plaaginsekten. De door Jongsma gebruikte selectietechniek heeft in de medische wereld zijn waarde al bewezen en wordt nu voor het eerst in het landbouwkundig onderzoek toegepast. En daarna zijn de insekten weer aan zet.

    • Marion de Boo