40 jaar resistentieonderzoek in tomaat

Emeritus hoogleraar Pierre de Wit heeft in Wageningen bijna 40 jaar onderzoek gedaan naar Cladosporium fulvum, de veroorzaker van de bladvlekkenziekte van tomaat. De Wit was na zijn afstuderen in 1974 zeer geïnteresseerd in het onderzoek resistentiemechanismen van planten tegen ziekten, met name naar de genetische en biochemische basis van de gen-om-gen relatie. Hij kreeg een promotieplaats aangeboden en dook dieper in het onderzoek. In 2014 nam hij afscheid als hoogleraar. In een uitvoerig artikel in Gewasbescherming gaat hij in op de resultaten van zijn onderzoek.

Resistentie

Hij schrijft dat er veel onderzoek gedaan werd naar de werkingsmechanismen van fungiciden in de tijd dat hij zelf ook begon met onderzoeken. Het werd toen duidelijk dat schimmels vroeg of laat resistentie tegen die middelen ontwikkelen. Bovendien was na de publicatie van het boek Silent Spring' van Rachel Carson (1962) ook steeds duidelijker wat de schadelijke nevenwerkingen van chemische bestrijdingsmiddelen kunnen zijn. Het leek hem daarom interessanter onderzoek te doen naar de natuurlijke resistentie van planten tegen pathogenen.

Hij besloot onderzoek te doen naar Cladosporium fulvum, de veroorzaker van de bladvlekkenziekte. Hij koos hiervoor omdat er al tomatenrassen waren met resistentiegenen (Cf- genen) tegen deze ziekte, die door sommige stammen of fysio's van deze schimmel al weer doorbroken waren. Het ging hier om een zogenoemde gen-om-gen resistentie. De resistentie van de plant is gebaseerd op een gen, die door een gen in de schimmel doorbroken kan worden. Zou je resistentie op meerdere genen baseren, dan is de kans op het doorbreken van resistentie kleiner, is het idee.

Immuunsysteem

Maar, zo schrijft De Wit, in die tijd was er nog weinig kennis over hoe die resistentiegenen eruit zagen. Hoe kunnen schimmels die resistentie doorbreken? Hij dook dieper in de materie. Uit zijn onderzoek werd duidelijk dat het immuunsysteem van de planten een belangrijke rol spelen. Ziekteverwekkers weten in sommige gevallen barrières van de plant te doorbreken waarbij eiwitten een belangrijke rol spelen. De productie van die eiwitten wordt gecodeerd door het avirulentie-gen (Avr) in de ziekteverwekker. En ook bij planten spelen eiwitten een belangrijke rol. Na een infectie herkent de plant de door de ziekteverwekker geïntroduceerde eiwitten of elicotors, waardoor een afweerreactie wordt geactiveerd. De plant produceert eiwitten of fytoalexinen die de ziekteverwekker tegen kunnen houden.

Uit zijn onderzoek is gebleken dat de ziekteverwekker, gestuurd door specifieke avirulentie-genen, specifieke elicitors of Avr-eiwitten uitscheidt die wel door resistente planten worden herkend, maar niet door vatbare planten. Je kunt in het plantensap van tomatenplanten de verschillende Avr-eiwitten opsporen. Zo krijg je inzicht in de mogelijke resistentiegenen die in een plant aawezig zijn. De Wit schrijft dat het onderzoek zo een methode opleverde om nieuwe resistentiegenen in wilde planten op te sporen.

(Bron foto: Wageningen Universisty & Research)