Vijftien keer spuiten met fungiciden en nóg een slechte aardappeloogst: het overkwam dit jaar veel kwekers van het populaire bintje. Dat kan binnenkort verleden tijd zijn, met dank aan een plantaardige stof die werkt als een vaccin.
Elk vogeltje zingt zoals het gebekt is. Dat geldt ook voor planten. Ze kunnen misschien niet praten zoals wij, communiceren doen ze wel. ‘Ze communiceren met elkaar, en ook met andere organismen in hun omgeving’, zegt fytopatholoog Kris Audenaert (UGent). ‘Ze trekken bijvoorbeeld bestuivers aan. En als ze worden aangevallen door pakweg bladluizen, dan lokken ze insecten die de luizen op hun menu hebben staan.’
Bij die communicatie spelen vluchtige stoffen een grote rol. Feromonen, bijvoorbeeld. ‘Met die stoffen kunnen ze insecten in de val lokken, omdat die dieren zelf ook feromonen produceren’, zegt agronoom en specialist plantenveredeling Geert Haesaert (UGent). ‘Of ze verspreiden een vluchtige stof uit kolen om de koolvlieg te lokken.’
‘Planten hebben aan P. infestans een geduchte tegenstander. Die is echt gespecialiseerd in onder de radar van de plantenafweer blijven’
Recent ontdekten Audenaert, Haesaert en hun collega’s van het CropFit-consortium (UGent) dat één van die vluchtige stoffen weleens goed van pas kan komen bij het bestrijden van een hardnekkige plantenziekte. Als het de onderzoekers lukt om met die vluchtige stoffen de ziekte te bestrijden, dan kunnen ze de landbouw een stuk ecologischer maken.
Gevreesde vijand
Jaarlijks gaat liefst een vijfde van de kosten verbonden aan de aardappelteelt naar de bestrijding van Phytophtora infestans. Deze zogeheten oömyceet of pseudoschimmel veroorzaakt de gevreesde aardappelziekte. Wereldwijd leidt ze tot wel 10 miljard dollar aan oogstverliezen. En ook in deze contreien is ze een doorn in het oog van landbouwers. Een vochtige zomer zoals we die dit jaar hebben gekend, is ideaal voor P. infestans.
De ziekte gaat al een eindje mee. Tussen 1750 en 1844 was de aardappel de belangrijkste calorieënleverancier in Europa. Toen maakte de komst van P. infestans voorgoed een einde aan aardappelteelt zonder zorgen. Mislukte oogsten in 1845 en 1846 veroorzaakten de bekende Ierse hongersnood, en waren verantwoordelijk voor zo’n 750.000 hongerdoden op het Europese vasteland.
Aardappelboeren bestreden P. infestans met fungiciden, waarvan kopersulfaat de oudste is. Dat middel is ook nu nog toegestaan in de biolandbouw. Er werd gewerkt aan resistente rassen door veredeling. De combinatie werkte jarenlang goed, tot in de jaren 1970 het tweede matingtype van de aardappelziekte in Europa aankwam.
Vanaf dan kon de ziekteverwekker zich ook seksueel voortplanten.
Seksuele voortplanting leidt tot meer recombinatie van genen en dus tot een snellere verandering van P. infestans. In de jaren 1990 ontstonden zo heel agressieve varianten van de aardappelziekte. Bestaande resistenties bij aardappelrassen werden snel doorbroken en onderzoekers gingen op zoek naar nieuwe.
P. infestans is om verschillende redenen heel virulent. Ten eerste heeft hij een heel korte cyclus. Bij de juiste weersomstandigheden zitten er maar vijf dagen tussen het moment dat een spore een blad binnendringt en het moment dat het volwassen organisme zelf sporen produceert. Ten tweede kunnen de sporangia, die de sporen bevatten, tot kilometers ver met de wind verspreid worden. Tot overmaat van ramp produceert P. infestans ook nog eens beweeglijke sporen, die in water kunnen zwemmen tot aan de volgende aardappelplant.
Natuurlijke barrière
Valt P. infestans te stoppen met vluchtige stoffen? Misschien wel, denken Audenaert en Haesaert. Ze vonden een mogelijk wapen in een van de best geconserveerde stoffen uit het plantenrijk, de zogeheten green leaf volatiles (GLV). ‘Deze vluchtige stoffen uit groene bladeren komen voor bij de planten die al heel lang bestaan, zoals varens, maar ook bij de nieuwste groepen, zoals grassen’, aldus Audenaert.
De GLV-stoffen komen vrij wanneer een celmembraan van de plant beschadigd wordt, bijvoorbeeld wanneer een blad aangeknabbeld of afgesneden wordt. Maar ze komen ook vrij wanneer een schimmel of een oömyceet de plant binnendringt. ‘Dat is een heel belangrijk gegeven voor ons project.’
‘Met de vluchtige stoffen willen we planten waarschuwen: ‘Er komt iets aan, zet je schrap’’
Uit eerder onderzoek was al bekend dat de ‘volatielen’, zoals Audenaert ze noemt, van planten besmet met een ziekte verschillen van die van gezonde planten. Zo werd het idee geboren om die GLV-stoffen te gebruiken. Niet als lokstof, maar als afweer. ‘Omdat ze vrijkomen bij schimmelbesmetting, kwamen we op het idee dat ze het afweersysteem van planten tegen schimmels en oömyceten ook in gang zouden kunnen zetten.’
De wetenschappelijke term daarvoor is priming. De gelijkenis van een primer met een vaccin is groot. ‘Als we planten kunnen waarschuwen: ‘Er komt iets aan, zet je schrap’, dan kunnen ze sneller reageren. We doen dat met een niet-schadelijk product dat wél het immuunsysteem activeert’, zegt Audenaert. Het verschil met een vaccin is dan weer dat je het immuunsysteem in gang zet met een molecule uit de plant zelf, niet uit de ziekteverwekker.
‘Net omdat GLV-stoffen zo goed bewaard zijn, kunnen we ze blijkbaar over verschillende plantengroepen heen gebruiken’, vult Haesaert aan. ‘Onze experimenten begonnen met tarwe. We analyseerden de stoffen die tarwe uitstoot als hij besmet is met aarfusarium, een roestschimmel.’ Tussen de waaier aan stoffen die de massaspectrometer vond, zat een oude bekende. ‘Het ging om de stof die je ruikt als je het gazon maait.’ Diezelfde stof zat ook bij aardappels besmet met P. infestans in het spectrum.
De grasgeur is gewoon te koop. En hij bleek wonderwel te werken om het afweersysteem van tarwe in gang te zetten tegen aarfusarium. Bij de aardappel en P. infestans was er wat meer voorbereiding nodig. ‘Aardappels zijn blijkbaar hoogsensitieve planten, hun immuunsysteem wordt al actief bij een minieme hoeveelheid GLV-stoffen’, vertelt Audenaert. ‘Het heeft drie maanden geduurd voordat we de dosering voor de aardappel op punt hadden’, vult Haesaert aan. ‘We begonnen met dezelfde dosis als bij tarwe en vonden de volgende ochtend alleen nog dode bladeren.’
Eenmaal de aardappelplanten gezond uit de priming kwamen, kon het eigenlijke testen beginnen. De planten werden in een gesloten omgeving besmet met P. infestans. Een heel lage dosis van GLV-stoffen zorgde na een uur al voor een reactie bij de plant. De schade bleef beperkt tot een klein bruin vlekje op de infectieplaats. Audenaert: ‘We noemen dat de hypersensitieve respons. Enkele plantencellen gaan dood, en vormen zo een barrière rond P. infestans. Die heeft in de eerste fase van de besmetting levende cellen nodig, en kan zich dus niet verder ontwikkelen.’
Geen allesoplossing
De planten werden dus besmet met P. infestans zonder dat ze daar ziek van werden. En dat allemaal door de geur van gras. ‘Het nieuws spreekt echt tot de verbeelding’, zegt Haesaert. ‘Een buurman heeft me al gevraagd of het zou helpen als hij zijn gazonmaaisel tussen de tomaten zou strooien. Ik vrees dat ik hem zal moeten teleurstellen.’ Volgens Audenaert is het hoe dan ook een hele prestatie: ‘Planten hebben aan P. infestans een geduchte tegenstander. Die is echt gespecialiseerd in onder de radar van de plantenafweer blijven.’
Vooraleer het aardappelvaccin bruikbaar is in het veld, is er nog wel wat onderzoek nodig. ‘We weten al dat het de genen activeert die verantwoordelijk zijn voor het vrijstellen van reactieve zuurstofmolecules’, vertelt Audenaert. ‘Maar we kennen bijvoorbeeld de receptor in de plant voor de GLV-stoffen nog niet. We moeten nog uitzoeken hoe de plant de stoffen waarneemt.’ Daarom is het nog niet zeker of de grasgeur ook als vaccin werkt bij andere gewassen dan tarwe en aardappel.
Verder onderzoek zal ook gaan over de tweede, derde en vierde golf van de ziekte. P. infestans is erg snel door zijn korte cyclus, en planten kunnen dus verschillende keren na elkaar besmet worden. Haesaert: ‘We hebben nu wel een heel hoge infectiedruk gerealiseerd, en we hebben daarbij vastgesteld dat de planten goed reageerden. Maar we hebben ze niet meer opnieuw besmet.’ Het is ook niet zeker hoe lang de aardappels beschermd zijn door het vaccin. ‘Een week? Misschien maar een dag? Dit is immers geen resistentie waarbij de plantengenen de aanvaller blijven herkennen.’
‘In natte zomers zullen aardappeltelers misschien nog één of twee keer moeten spuiten met fungiciden, in plaats van vijftien keer nu’
Toch zijn de verwachtingen bij de onderzoekers hooggespannen. ‘Dit is de landbouw van de toekomst’, volgens Haesaert. ‘We moeten tot meer geïntegreerde landbouwsystemen komen. Veredeling moet tolerantere rassen opleveren, die we met groene vaccins een boost voor hun immuunsysteem geven.’ Zo kan het pesticidenverbruik enorm afnemen, zoals de Europese Green Deal voorschrijft. ‘In natte zomers moeten aardappeltelers dan misschien nog één of twee keer spuiten, in plaats van vijftien keer nu.’
‘De GLV-stoffen zullen niet alles vervangen’, denkt Audenaert. ‘Maar we moeten een duurzame manier vinden om P. infestans te bestrijden. Als de GLV-stoffen voor minder en kleinere P. infestans-uitbraken zorgen, dan wordt de genetische resistentie van aardappels ook minder snel doorbroken.’
In de landbouw van de toekomst is er nog meer plaats voor de zogenaamde biostimulanten, volgens Haesaert. ‘Als stoffen uit planten zelf de weerbaarheid kunnen verhogen, kunnen ze misschien ook de opname van voedingsstoffen verbeteren. Dan kunnen we met veel minder meststoffen dezelfde opbrengst realiseren.’
