Minder bestrijdingsmiddelen dankzij sterke aardappel
Om landbouwproducten - aardappelen, groente, graan, fruit - te verbouwen zijn vaak bestrijdingsmiddelen nodig. Deze middelen zijn meestal slecht voor het milieu, maar zijn noodzakelijk om de gewassen tegen schadelijke insecten of ziekten te beschermen. Professor Willem Stiekema, voorheen van het Centre for BioSystems Genomics (CBSG) in Wageningen, vertelt hoe we genomics kunnen gebruiken om gewassen sterker te maken en we de hoeveelheid bestrijdingsmiddelen kunnen verminderen.
Op welk gewas is het CBSG resistentieonderzoek gericht?
Wij werken vooral aan de aardappel. Een groot probleem bij de teelt van aardappelen is Phytophthora infestans. Dat is een oömyceet (soort schimmel) die de beruchte aardappelziekte veroorzaakt. Er wordt nu gemiddeld vijftien keer per jaar tegen gespoten met bestrijdingsmiddelen; een enorme belasting voor het milieu. Het is in Nederland de plantenziekte die de meeste bestrijdingsmiddelen vergt, maar het is ook echt een wereldwijd probleem. De kosten als gevolg van Phytophthora bedragen jaarlijks meer dan 3 miljard euro!
Welke rol speelt genomics hierin?
Genomics kun je heel goed gebruiken om genetische eigenschappen te vergelijken. Momenteel wordt in de Verenigde Staten gewerkt aan het ophelderen van de genetische sequentie - de DNA-volgorde - van de aardappelziekte. Hier werken overigens ook onderzoekers uit Wageningen aan mee, met name Dr. Francine Govers en haar groep. Als de volgorde bekend is gaan zij die vergelijken met de sequentie van andere Phytophthora-soorten. Zo proberen zij uit te vinden wat er specifiek is aan de aardappelziekte. We weten dat de oömyceet allerlei eiwitten produceert. Als de aardappelplant die eiwitten herkent is er geen probleem, de oömyceet krijgt dan geen kans. Herkent de aardappel ze niet, dan kan de oömyceet ongehinderd doorgroeien en de plant ziek maken.
Het gaat er dus om dat een aardappel de oömyceet snel herkent?
Ja, maar het grote probleem is dat Phytophthora constant verandert. Hierdoor worden steeds verschillende eiwitten geproduceerd en dat maakt herkenning weer moeilijk. Niet iedere aardappel herkent alle eiwitten. We zoeken nu naar een eiwit dat essentieel is voor de oömyceet om te overleven en dus niet zal veranderen. Als we dat eiwit hebben, gaan we zoeken naar een aardappel die specifiek dat eiwit herkent. De volgende stap is dan om in de aardappel het gen te vinden dat hiervoor verantwoordelijk is en dan ben je klaar. Dat is hard werken, maar we hebben goede hoop dat het ons echt gaat lukken.
Dat gen zit dus al ergens in een aardappel.
Ja, we verwachten dat het een gen is uit een wilde verwant van aardappel, die worden namelijk niet altijd getroffen door Phytophthora.
Oké, je hebt het gen. En dan? Hoe komt dat gen in de aardappelen die overal verbouwd worden?
Dat kan op twee manieren. We kunnen het gen op de klassieke manier inkruisen door net zolang de wilde verwant met te kruisen met de gewenste aardappelvariëteit tot die laatste het juiste gen ook bevat. Maar dat is heel lastig bij aardappelen en het duurt bovendien erg lang. Een andere manier is het inbrengen van het gewenste gen bij de aardappelvariëteit met behulp van moleculaire biologische technieken, oftewel via genetische modificatie. Dat gaat veel sneller, maar het ligt ook heel gevoelig.
Deze methode passen we niet zomaar toe. Daarvoor moeten we eerst onderzoek doen om te kijken of het gen wel op de juiste plek terechtkomt in de aardappel en of er verder geen schadelijke gevolgen zijn. Een andere belangrijk punt is voorlichting. Onlangs is er een groot project rond aardappelonderzoek door de overheid goedgekeurd dat zich ondermeer richt op onderzoek onder consumenten om na te gaan hoe mensen hierover denken. We moeten eerst weten of consumenten wel een genetisch gemodificeerde aardappel willen eten. Anders heeft het helemaal geen zin hieraan te beginnen.
Maar in dit geval gaat het om een aardappelgen dat in een aardappel geplaatst wordt, niet een vreemd gen.
Het kan best zijn dat dat de acceptatie makkelijker maakt, maar daarvoor moeten we eerst onderzoek onder consumenten en boeren doen.
Zijn nog andere manieren waarop genomics gebruikt wordt om milieuvriendelijke landbouw mogelijk te maken?
Een ander onderwerp waar wij aan werken is de mate waarin planten goed tegen droge omstandigheden kunnen. Droogte is een groot probleem voor de landbouw. Ook in Nederland speelt het een rol, al zou je dat niet verwachten. Droogtetolerantie is een complexe eigenschap, dat betekent dat er meerdere genen bij betrokken zijn. We combineren in dit onderzoek wilde planten die goed tegen droogte kunnen zoals de modelplant Arabidopsis (de zandraket), waarvan de complete genetische volgorde bekend is. Op deze manier zoeken we naar de plekken op het genoom van Arabidopsis die een rol spelen bij droogtetolerantie.
Die kennis kunnen we vervolgens weer gebruiken om andere planten te testen op de aanwezigheid van die genetische eigenschappen. Op termijn kunnen we zo planten gaan kruisen en gewassen kweken die goed tegen droogte kunnen. Dat kan het waterverbruik in de landbouw sterk verminderen en ook gewassen leveren die bijvoorbeeld goed in ontwikkelingslanden geteeld kunnen worden. In veel arme landen is droogte pas echt een groot probleem.
