Schimmel pest tomaat met eigen DNA

Schimmel pest tomaat met eigen DNA

Het is kiezen of delen. De schimmel Verticillium tast tomatenplanten aan door een gen in te zetten dat hij ooit heeft afgepakt van een plant. Maar datzelfde gen maakt de schimmel ook herkenbaar voor het afweersysteem van de tomaat, ontdekten Wageningse biologen. Dat is nuttige informatie voor plantenveredelaars.

Er zijn schimmels die graag hun tanden zetten in tomatenplanten. Eén zo’n soort is de bodemschimmelVerticillium die tomaten – en nog tweehonderd andere plantensoorten – laat verwelken.

De meeste wilde tomaten zijn hulpeloos tegen deze indringer. Maar sommige soorten – zoals gekweekte tomaten – hebben verdediging in de vorm van een eiwit op het celoppervlak. Dat eiwit, oftewel een receptor, kan (delen van) de schimmel herkennen.

Bij herkenning krijgt het afweersysteem een seintje de ziekteverwekker op te gaan ruimen. Maar het hebben van een receptor is geen garantie op veiligheid: sommige stammen van Verticillium blijken toch ongezien langs de receptor te kunnen glippen.

Plantbiologen van de Wageningen Universiteit, geleid door Bart Thomma, vergeleken het DNA van schimmels die herkend, en schimmels die niet herkend worden door de receptor. Wat bleek? Schimmels die zichtbaar zijn voor de plant bezitten een gen, dat schimmels die onopgemerkt blijven niet hebben. Opmerkelijk detail: het gen komt oorspronkelijk uit een plant. Dat schreven zij deze week in het tijdschrift Proceedings of the National Acadamy of Sciences.

Schimmel met losse handjes

Dat het vreemde gen van plantaardige oorsprong is, ontdekten de biologen door de DNA-sequentie van het gen in te voeren in een computerprogramma. Het programma vergleek het gen met DNA-sequenties uit andere organismen die er sterk op lijken. Het vreemde gen bleek bijna uitsluitend in planten voor te komen. Hoe die schimmel er dan aan komt? Waarschijnlijk ooit gepikt van planten, denken de onderzoekers.

Maar waarom zou een schimmel een gen van een plant stelen? Dat werd duidelijk toen schimmels met en zonder het gen beide een tomaat werd voorgezet. Het was een tomaat zonder de herkenningsreceptor. De schimmel met het plantengen bezorgde de tomaat ernstige verwelkingsziekte. Maar de schimmel zonder het plantengen was nog nauwelijks in staat om de tomaat te laten verwelken.

“In de praktijk zien we ook dat Verticillium-stammen zonder dit gen alleen milde verwelking veroorzaken in tomaten”, verduidelijkt Thomma. “We weten niet precies hoe het werkt, maar Verticillium gebruikt het plantengen blijkbaar om planten efficiënt te kunnen infecteren.” Maar helaas voor deze schimmel, staat daar tegenover dat hij meteen gesnapt wordt door tomatensoorten die wel een receptor hebben. Wie een kuil graaft voor een ander…

Veredeling van gewassen

Verticillium is trouwens niet de enige schimmel met ‘losse handjes’: ook een aantal andere ziekteverwekkende schimmels bleek het plantengen gestolen te hebben. Sommigen zijn daardoor ook herkenbaar geworden voor de tomatenreceptor. In principe zou je de tomatenreceptor in verschillende gewassen kunnen inbouwen, om ze zo resistent te maken tegen meerdere schimmels.

Thomma en zijn team hebben die mogelijkheid alvast verkend. Vorig jaar brachten ze het gen voor de tomatenreceptor over naar de zandraket, die daardoor ook resistent werd tegen de schimmel. “Potentieel hebben we nu dus een receptor die werkt tegen Verticillium en mogelijk ook andere ziekteverwekkers”, benadrukt Thomma.

Maar volgens Thomma begint nu pas de echte uitdaging. “Al sinds de jaren vijftig wordt resistentie tegen Verticillium via klassieke veredeling binnen tomatensoorten ingekruist. Maar het is erg lastig om resistentie van een tomaat in te kruisen in een andere plantensoort, zoals sla. Daarvoor zijn we waarschijnlijk aangewezen op genetische modificatie.” Lastig, aangezien het in Europa weleens lang kan gaan duren voor een resistent GM-gewas geaccepteerd wordt.

Bron:

Ronnie de Jonge e.a. Tomato immune receptor Ve1 recognizes effector of multiple fungal pathogens uncovered by genome and RNA sequencing.. Proceedings of the National Academy of Sciences. Online publicatie 13 maart 2012.

Dit nieuwsbericht verscheen 16 maart 2012 op Kennislink

Reageer