Een beter begrip van het immuunsysteem van gewassen opent de weg voor het verminderen van pesticidengebruik in de landbouw. Nieuwe technologieën zoals Crispr kunnen een effectieve boost geven aan ziekteresistente variëteiten. Dat betoogt prof.dr. Yuling Bai, persoonlijk hoogleraar Plant Breeding aan Wageningen University & Research, in haar inaugurale rede op 23 mei.
Meer dan tien millennia geleden kozen de eerste boeren de beste wilde planten uit om de zaden van te bewaren voor het volgende groeiseizoen. Zij domesticeerden op basis van ervaring en op intuïtieve wijze wilde planten als emmertarwe, spelt en later gerst en lijnzaad. Zo selecteerden zij elk jaar opnieuw de zaden, knollen en vruchten met de voor hun doel beste, zichtbare eigenschappen zoals een grote opbrengst en gezond uiterlijk. Die eigenschappen waren wel voor de gebruiker, de mens dus, maar niet per se voor de plant de beste keuze, zegt prof. Bai. “Die gedomesticeerde gewassen konden niet langer zonder de hulp van de mens in de natuur overleven. De genetische variatie van de geselecteerde planten verarmde zodanig, dat het voor de gewassen moeilijk is geworden beschaduwing door naburige planten, bacterie- of virusziektes of vraat door insecten te overleven,” zegt zij in haar rede ‘Plant breeding: Art rooted in science’.
Verarming door selectie, verrijking door kruisingen
Hoogleraar Yuling Bai legt zich met haar onderzoeksteam toe op veredelingstechnieken om gewassen zoals tomaat, aardappel of komkommer opnieuw weerbaarder te maken. De fase van genetische verarming is gestopt toen de wetenschap zijn intrede deed in de plantenveredeling, zegt zij. “Dat was rond 1900 toen er een ‘game change‘ optrad. De wetten van Mendel waren herontdekt. De op ervaring, geluk en intuïtie gebaseerde ‘kunst’ van het veredelen door non-professionals, krijgt steun uit de professionele wetenschap, de genetica in het bijzonder, maar ook zij-wetenschappen als fysiologie, nematologie en statistiek. Door gewassen te kruisen kon vanwege de overervingswetten van Mendel het resultaat in de volgende generatie worden voorspeld. De nieuw ontwikkelde variëteiten en rassen bezaten nieuwe eigenschappen, zoals ziekteresistentie of een betere smaak.”
Eeuwige competitie tussen plant en pathogeen
Eigenschappen zoals resistentie tegen virussen, bacteriën of stressfactoren als droogte zijn gelegen in het genoom van de gewassen. Om de resistentie te ontdekken en de interactie met de pathogenen, zoals bacteriën en schimmels te onderzoeken, benut de groep van prof. Bai de resistentie (R) genen in het genoom. Maar, zegt ze, de resistentie door R-genen is niet voor eeuwig. Pathogenen kunnen de ingebouwde resistentie op den duur doorbreken in de altijddurende bewapeningswedloop van plant en ziekteverwekker, omdat ook die laatste zich kan aanpassen, soms zo snel dat plantenveredelaars al rap door hun beperkte voorraad R-genen heen zijn. Het kost een pathogeen soms maar één jaar om een resistentie te doorbreken. Vandaar ook dat genetische diversiteit in gewassen en in originele wilde vormen van cruciaal belang zijn. Die bevatten nog alle wilde R-genen, die in variëteiten ingekruist kunnen worden.
Gevoeligheidsgenen
Naast resistentiegenen is er een andere groep genen die een plant juist bijzonder aantrekkelijk maken voor indringers. “We spreken van S-genen, susceptibility genes: plantgevoeligheidsgenen. Dit is het hoofdthema in ons onderzoek. We bestuderen hoe we deze S-genen kunnen uitschakelen, zodat ziektekiemen deze plantengenen niet meer in hun voordeel – ziekmakend – kunnen benutten.”
“Dus veredelen op resistentie kan via het terugkruisen of inbouwen van resistentiegenen en daarnaast via het uitschakelen van S-genen”, vat prof. Bai samen. “Het zijn twee zijden van dezelfde medaille. Dat kan heel precies via nieuwe technologieën als Crispr, die zo veel sneller dan via de traditionele veredeling tegen ziekteverwekkers bestand zijn. En zo minder of geen pesticiden meer vergen,” aldus prof. Bai.
Kringlooplandbouw vanuit perspectief van plantenveredeling
Het startpunt van kringloop- of circulaire landbouw is gezonde plantaardige uitgangsmateriaal zoals zaden, bollen en knollen. “Het is dus cruciaal om nieuwe robuuste variëteiten te kweken die passen in de nieuw ontwikkelde teeltsystemen, met een hoge veerkracht voor zowel biotische stress (ziektes) als abiotische stress (omgevingsfactoren), licht prof. Bai toe. Resistenties tegen ziekten verminderen het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen en zo worden emissies en ophoping van schadelijke residuen in de cyclus geheel of gedeeltelijk voorkomen. “Dit komt het bodemleven en de vruchtbaarheid van de bodem ten goede. De Nederlandse overheid wil het gebruik van chemische gewasbeschermingsmiddelen in 2030 tot nul reduceren. Er is dus dringend behoefte aan resistente rassen.”
Bron: WUR
