Verslagen aaltje; Eerste resistentie-gen tegen rondworm opgespoord

Rondwormen vormen een plaag voor cultuur- gewassen als aardappel, koolzaad en suikerbiet. Wageningse onder- zoekers hebben als eersten een gen opge- spoord dat resistentie biedt tegen zo'n organisme.

ONDERZOEKERS van het Wageningse Centrum voor Plantenveredelings- en Reproduktieonderzoek (CPRO-DLO) van het ministerie van Landbouw hebben samen met Deense en Duitse collega's een gen opgespoord dat suikerbieten resistent maakt tegen het bieten-cysten-aaltje. Met hun onderzoek zijn de plantkundigen er als eersten in geslaagd een planten-gen te beschrijven dat resistentie biedt tegen een rondworm. De resultaten werden gisteren gepubliceerd in Science.

Naast bacteriën, virussen en schimmels vormen ook sommige soorten rondwormen een plaag voor belangrijke gewassen zoals aardappel, rijst, tomaat en koolzaad. Wereldwijd veroorzaken ze een jaarlijkse schade van 100 miljard dollar. Volgens dr. René Klein Lankhorst van het CPRO-DLO is het bieten-cysten-aaltje de laatste decennia een groeiende plaag geworden voor suikerbiettelers. Twintig jaar geleden was 15 tot 20 procent van het totale Nederlandse areaal suikerbieten (115.000 hectare) ermee besmet, inmiddels is dat opgelopen tot zo'n 50 tot 60 procent. “Met het opgespoorde gen kunnen we de resistentie tegen deze rondworm op moleculair niveau gaan bestuderen. Je hoopt dat je dan een aangrijpingspunt vindt om het aaltje gericht te bestrijden.”

Het heeft de Wageningse onderzoekers bijna tien jaar gekost om het beschreven gen, Hs1, op te sporen, te isoleren en de erfelijke informatie ervan te lezen. In 1988 begonnen ze hun zoektocht. Ze onderzochten het erfelijk materiaal van suikerbieten die via klassieke veredeling resistent waren gemaakt tegen het bieten-cysten-aaltje (Heterodera schachtii Schmidt). Uit genetisch oogpunt is die methode tamelijk grof. De veredelaar wil meestal niet meer dan een handvol nieuwe eigenschappen in een gewas brengen. Maar via een kruising verenigt hij een groot aantal erfelijke eigenschappen van twee verschillende ouders. De nakomelingen dragen daardoor nogal wat ongewenste ballast met zich mee. Dat blijkt bijvoorbeeld na kruising van de gecultiveerde suikerbiet (Beta vulgaris) met de in de vrije natuur voorkomende wilde variant (Beta procumbens), die van nature resistent is tegen het bieten-cysten-aaltje. De nakomelingen zijn weliswaar ongevoelig voor het aaltje, maar ze lijden ook ineens aan tumorvorming op de bladeren. Bovendien vertonen ze veelkoppigheid: ze produceren veel meer bladeren dan normaal en dat bemoeilijkt de oogst.

Om dit nadelige effect te beperken voeren veredelaars gedurende een aantal generaties kruisingen uit met het oorspronkelijke cultuurgewas. Door gerichte selectie van de nakomelingen verdwijnen langzaam maar zeker steeds meer ongewenste eigenschappen. Klein Lankhorst: “Met veel moeite kun je bijvoorbeeld die eigenschap voor tumorvorming eruit kruisen. Maar de veelkoppigheid raak je niet kwijt. Waarschijnlijk ligt de erfelijke informatie hiervoor heel dicht bij het gen voor nematoden-resistentie. Ze kruisen altijd samen over.”

Niet bekend

Het gen Hs1 werd vervolgens geplaatst in suikerbietwortels die niet resistent waren tegen het bieten-cysten-aaltje. De aaltjes konden de wortel nog wel binnendringen, maar ze slaagden er niet in hun levenscyclus te voltooien. In het normale geval vestigen deze nematoden zich in het vaatbundelsysteem en ontwikkelen zich na drie vervellingen tot mannelijke dan wel vrouwelijke exemplaren. De vrouwtjes vullen zich na bevruchting met eitjes. Het vrouwtje kruipt uit de wortel en sterft. Er ontstaat een harde, ondoordringbare laag om de honderden eitjes (cyste) die zich in dat omhulsel ontwikkelen tot larven. Zodra deze cyste openbarst gaan de vrijkomende aaltjes op zoek naar een plantenwortel. Een plant lijdt het meest van de beschadiging die aaltjes veroorzaken tijdens het binnendringen van een wortel. Het vermogen om water en nutriënten op te nemen daalt daardoor drastisch.

VANGGEWAS

Om de vermeerdering van nematoden binnen de perken te houden wordt suikerbiet in rotatie geteeld. Een akker wordt slechts een keer in de drie of vier jaar ingezaaid met suikerbiet. De tussenliggende jaren teelt een boer er aardappels of granen. Op sommige plekken wordt gedurende een jaar een zogenoemd vanggewas gepoot, zoals bladramenas of gele mosterd. Deze planten scheiden stoffen uit die nematoden aantrekken. “Verwijder je de planten na een seizoen, dan verdwijnt ook een deel van je rondwormen. Met deze aanpak kun je de chemische grondontsmetting voor een deel vervangen”, zegt drs. W. Heybroek van het Instituut voor Rationele Suikerproductie in Bergen op Zoom.

Heybroek betwijfelt of de suikerbiettelers op korte termijn zullen profiteren van de Wageningse vondst. “Je hebt nu de mogelijkheid om alleen je gewenste gen in te brengen. Ongewenste zaken, zoals die veelkoppigheid, ben je daarmee kwijt. Maar het is de vraag of het ingebrachte resistentie-gen stabiel blijft. Bij de suikerbieten die we via de klassieke veredeling verkrijgen zien we dat de ingebrachte eigenschappen na een aantal generaties op de een of andere manier weer verdwijnen.”

Klein Lankhorst denkt er anders over. “Dat probleem van stabiliteit is juist een gevolg van de klassieke veredeling. Je brengt zoveel genetisch materiaal in, dat accepteert de plant niet allemaal. Dat probleem heb je niet als je het beperkt tot één gen.”

Inmiddels zijn de drie onderzoeksteams bezig om het resistentie-gen in een gecultiveerde suikerbiet te brengen. De eerste Hs1 suikerbieten worden nog dit jaar verwacht. Klein Lankhorst: “En nu we de basenvolgorde van het gen kennen, wordt de speurtocht naar soortgelijke resistentie-genen in andere gewassen een stuk gemakkelijker. Aardappel en koolzaad staan bij ons hoog op de lijst, want die hebben veel last van rondwormen.”