Hoe weet je hoe het staat met de weerbaarheid van het gewas? Kun je dat meten? Sinds enige jaren groeit het inzicht in activiteit van genen die daarbij zijn betrokken. Maar dat blijkt zo’n complexe zaak, dat vooralsnog meten van weerbaarheidseiwitten en andere verdedigingsstoffen het snelst inzichten geeft.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Weerbaarheid omvat het geheel aan verdedigingslinies van de plant tegen ziekten en plagen. Mechanische barrières, misleidingstactieken, giftige stoffen, trucjes zoals aangetaste delen laten afsterven, et cetera. Allemaal aangestuurd door genen en regeleiwitten, vaak in onvoorstelbaar complexe mechanismen met allerlei terugkoppelingen en veiligheidskleppen.
Wat is weerbaarheid?
Weerbaarheid (een ‘sterk gewas’) is in de tuinbouw altijd belangrijk geweest, ook toen het chemische arsenaal aan gewasbeschermingsmiddelen nog uitgebreid was. Maar het belang groeit omdat het aantal chemische mogelijkheden nog steeds uitdunt en er niet zomaar ‘groene’ alternatieven beschikbaar zijn.
‘Weerbaar telen’ vergt bij uitstek een systeemaanpak, waarbij alles is gericht op een sterk gewas zonder al te veel productieverlies. Klimaatbeheer, inzet van hulpstoffen, biostimulanten, nuttige bacteriën en schimmels en gewasbescherming met groene en chemische middelen moeten op elkaar worden afgestemd. Om dat gerichter te kunnen doen, lopen verschillende onderzoekstrajecten, gefinancierd door de Topsector Tuinbouw & Uitgangsmaterialen en de Club van 100, met ondersteuning vanuit LTO Glaskracht Nederland.
Wat echter ook zeker noodzakelijk is, is veel meer inzicht in de componenten waaruit weerbaarheid bestaat en hoe je kunt meten hoe sterk de plant is.
Semipermanente resistentie
Weerbaarheid of resistentie bestaat op verschillende vlakken. Permanente resistentie bestaat uit mechanismen waardoor de ziekteverwekker het gewas niet herkent, of meteen effectief wordt aangevallen, zodra hij toeslaat. Deze resistentie is verankerd in de genen. Traditioneel zijn dat R-genen (R staat voor resistance), maar in opkomst is veredeling door middel van S-genen (S staat voor susceptibility). Deze vatbaarheidsgenen zorgen er in feite voor dat de plant de ziekteverwekker helpt. De plant maakt dan bijvoorbeeld bepaalde eiwitten die het de ziekteverwekker gemakkelijker maken om binnen te dringen. Door planten te selecteren waarin dit mechanisme defect is geraakt, kunnen veredelaars tot een duurzame vorm van resistentie komen: de hulp voor de ziekteverwekker valt dan weg. Deze S-resistentie is vaak minder gemakkelijk te doorbreken dan R-resistentie.
Een vorm van semi-permanente resistentie is te bereiken met gerichte toediening van nutriënten als silicium en zwavel. Dat leidt ertoe dat de plant sterkere celwanden maakt of een hoog niveau aan afweerstoffen handhaaft. Dit soort resistentie kost productie: het gewas moet energie steken in de afweer die niet naar de uitgroei van verkoopbaar product gaat. Rozentelers bijvoorbeeld verwachten ruim 5% meerproductie wanneer ze het zwavelen schrappen.
Effectieve combinaties
Vanwege het productieverlies is juist tijdelijke resistentie aantrekkelijk: als het nodig is, kan de teler de weerbaarheid opplussen met klimaatfactoren, plantversterkers of biostimulanten. Dat kan wel even productie kosten, maar niet permanent. Dit vergt dus een zoektocht naar een combinatie van middelen en maatregelen die de weerstand bevorderen en weinig verlies opleveren, zodat de netto productie en de teeltzekerheid stijgen. Overigens kost chemische gewasbescherming ook meestal productie, omdat het gewas tijdelijk wordt stilgezet.
Proeven om tot effectieve combinaties te komen, zijn niet simpel. De resultaten zijn vaak wisselend: soms zie je op het oog duidelijke verschillen tussen behandelingen, soms niet, maar blijken gehaltes aan afweerstoffen duidelijk te zijn toegenomen. Dat wil zeggen dat de plant toch sterker is geworden, maar dat dit onder de specifieke proefomstandigheden toevallig niet zo hard doortikt, terwijl het onder iets andere omstandigheden wel doorslaggevend had kunnen zijn.
Afweerreacties
Behalve waarneming van direct zichtbare effecten zijn dus andere meetmethoden nodig, die meer zeggen over de vertaalbaarheid naar andere situaties. Meten kan op drie niveaus: de activiteit van de genen, de vorming van ‘secundaire metabolieten’ (de chemische verdedigingslinie van de plant) of de vorming van specifieke afweereiwitten. De bepalingsmethoden daarvan heten respectievelijk genomics, metabolomics en proteomics.
Het eerste vakgebied, genomics, is erg ‘hot’ en er wordt veel van verwacht. Bedrijven zoals het Wageningse NSure kunnen in een aantal gewassen, zoals tomaat en komkommer, al metingen doen naar genen die een actieve rol spelen bij afweerreacties. Of ze bekijken alle genen vóór en ná infectie of behandeling met een biostimulant, en vergelijken vervolgens de resultaten om verschillen in genreacties op te sporen. Bij tomaat lukt dit vrij goed en bij petunia (een modelgewas voor de bloemisterij) ook. Bij gerbera is het veel lastiger gebleken.
Maar het probleem is dat je een enorme berg informatie krijgt en dat er nog onvoldoende inzicht is welke genen je als merker voor weerbaarheid kunt gebruiken. Het vergt nog grote investeringen om dat inzicht te laten groeien. De ontwikkelingen op dit terrein gaan heel snel, maar het aantal gewassen waarbij de specifieke werking van genen kan worden gescreend, is erg beperkt. Bij de meeste gewassen, zeker in de sierteelt onder glas, ontbreekt deze kennis nog volledig.
Chemische verdediging
Het is vooralsnog praktischer om niet de genenactiviteit zelf, maar de stoffen die ontstaan als gevolg van de genenactiviteit, te bekijken. Daar zijn er heel veel van, bijvoorbeeld cafeïnezuur, linoleenzuur, chlorogeenzuur of saponinen. De laatste komen onder andere in tomaat voor; het zijn zeepachtige stoffen die beschermen tegen insectenvraat en groei van schimmels. Ook antibiotica en oxidanten dragen bij aan de chemische verdediging. De laatste stimuleren de vorming van vrije radicalen die schimmelsporen kapot kunnen maken. Ook bij deze groep geldt: het is een grote hoeveelheid aan informatie en met name bij siergewassen is heel weinig bekend welke stoffen gerelateerd zijn aan afweer.
Een oplossing kan zijn om specifiek te speuren naar salicylzuur en jasmonzuur, de hormonen die de verdedigingsroutes ‘aanzetten’ waardoor wortels, bladeren en bloemen minder gevoelig worden voor infectie. Dat is tot nu toe goed gelukt bij tomaat, paprika en gerbera. Komend jaar doet Wageningen University & Research in meerdere gewassen metingen om meer zicht te krijgen op natuurlijke niveaus van de plantenhormonen onder praktijk-teeltcondities.
Eiwitanalyse
De meest informatieve en robuuste analysemethode is vooralsnog de meting van afweereiwitten gebleken (de officiële naam is PR-eiwitten). Hiermee is al heel goed te onderscheiden welke biostimulanten een effect hebben op de hormoonhuishouding van een plant en welke niet. Het gaat om enzymen als chitinase en glucanase, die celwanden en celmembranen van insecten en schimmels kunnen aantasten, en zo de aanvallers onschadelijk maken. Tot nu toe is de meting nog alleen beschikbaar binnen onderzoeksprojecten en is verdere ontwikkeling nodig van snellere en goedkopere meetmethodes die voor de praktijk inzetbaar zijn.
Deze eiwitanalyse leidt tot eenduidige resultaten bij tomaat, paprika, komkommer, gerbera, petunia en chrysant. Bij deze gewassen zijn er dus uitspraken te doen of een bepaalde behandeling of maatregel tot versterking van de hormonale weerbaarheid leidt. Bij roos lukt dat niet omdat roos veel fenolen bevat die eiwitten binden. Ook is het nog de vraag of analyse van jasmon- en salicylzuur bij dit gewas wel lukt.
Drijvende krachten
Plantweerbaarheid is een vakgebied dat sterk in ontwikkeling is. Er zijn twee drijvende krachten: de afname van het chemische middelenpakket en de nieuwe ontwikkelingen van genomics, metabolomics en proteomics. Er zitten echter nog grote gaten in de kennis over natuurlijk aanwezige verdedigingsstoffen en welke metingen daarvoor het meest zijn geschikt. Op de korte termijn lijkt de analyse op het niveau van afweereiwitten en secundaire metabolieten de snelste manier om kennis over weerbaarheidsprocessen te ontsluiten in een breed assortiment van gewassen.
Samenvatting
Weerbaar telen vergt dat de permanente én de tijdelijke resistentie van een gewas tegen ziekten en plagen op een hoger niveau komt. Daarvoor is het nodig om te kunnen meten hoe weerbaar een plant is. Dat is mogelijk op het niveau van de genen, de chemische verdedigingslinie van de plant en weerbaarheidseiwitten. De laatste twee niveaus bieden op het moment de meeste perspectieven.
Tekst: Jantineke Hofland-Zijlstra, Ep Heuvelink (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels. Foto’s: Wageningen University & Research.
[/wcm_restrict]