Waar zijn eiwitten actief die bruinrot veroorzaken?

20 oktober 2023

Een van de meest schadelijke plantbacteriën ter wereld geeft een deel van zijn geheimen prijs in nieuw doctoraatswerk van ILVO, VIB en UGent. Het gaat om het Ralstonia solanacearum species complex, dat meer dan 200 plantensoorten kan aantasten, waaronder enkele heel belangrijke gewassen zoals aardappel en tomaat.

Joren De Ryck ontdekte waar in de plantenwortels eiwitten actief zijn die door de bacterie geïnjecteerd worden en de plant vervolgens ziek maken. De methode die hij daarvoor gebruikte is baanbrekend. Dit najaar start ook nieuw onderzoek naar de exacte infectiebron(nen) van geregistreerde bruinrotbesmettingen sinds de eerste waarnemingen in de jaren ‘90, onder leiding van ILVO-expert Johan Van Vaerenbergh.

Daarvoor worden de nieuwste DNA technieken ingezet op zorgvuldig bewaarde stalen van Ralstonia solanacearum uit de bacteriële cultuurcollectie van het Diagnosecentrum voor Planten (Merelbeke). Elke nieuwe ontdekking over Ralstonia is belangrijk voor de ontwikkeling van effectieve beheersingsstrategieën. Want ondanks de geldende maatregelen in België en Europa, blijft een opstoot van de bacterie onvoorspelbaar.

Ralstonia solanacearum is een quarantaine-organisme in de EU dat in de jaren 90 grootschalige uitbraken kende in onder meer België, Nederland, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk. De eerste officiële ontdekking vond binnen de EU in België plaats in oktober 1989, op drie aardappelvelden in de regio Mol-Lommel. Intussen werd bruinrot officieel vastgesteld op 30 aardappelpercelen in ons land.

Infectiestrategie van de bacterie

De bacterie vestigt zich in de watervoerende kanalen van plantenwortels, waardoor de opwaartse sapstroom blokkeert en de planten uiteindelijk verwelken. Maar hoe de bacterie precies het immuunsysteem van de planten kan misleiden en zo de plant kan infecteren, is na drie decennia onderzoek nog niet helemaal uitgeklaard.

Joren De Ryck (ILVO, VIB en UGent) zette met zijn doctoraatsonderzoek wél een belangrijke stap vooruit. Hij kreeg meer inzicht in de werking van ziekmakende eiwitten die door de bacterie in de plant worden geïnjecteerd. Concreet bracht hij in kaart op welke plek in de plant die eiwitten actief zijn en kon hij voorspellen hoe ze zijn opgebouwd.

bgg

Hij gebruikte daarvoor een baanbrekende benadering, nl. de BioID-methode waarbij planteneiwitten die zich in de nabijheid bevinden van het bacterieel eiwit gemerkt en vervolgens geïdentificeerd kunnen worden. Hij stelde ook een analysetechniek op punt die in vervolgonderzoek gebruikt kan worden om de moleculaire basis van de interactie tussen de tomatenplant en de bacterie verder te ontrafelen. “Deze informatie is hard nodig om de infectiestrategie van de ziekteverwekker te begrijpen en om op termijn brede en duurzame resistentiestrategieën te ontwikkelen.”, stelt Joren De Ryck.

Epidemiologie van bruinrotbacterie

Het Diagnosecentrum voor Planten van ILVO heeft in de jaren 90 onder leiding van bacterioloog Johan Van Vaerenbergh de epidemiologie van de bruinrotbacterie in kaart gebracht, in samenwerking met onderzoekers uit andere Europese landen. Vrij snel werd duidelijk dat de bacterie de EU was ingesleept door de import van geïnfecteerde Egyptische primeuraardappelen.

De bacterie belandde accidenteel in waterlopen waarin ‘bitterzoet’ (Solanum dulcamara) de ideale waardplant was voor vermeerdering en overleving van de bacterie. Bruinrotinfecties ontstonden vervolgens door beregening van aardappelvelden uit deze besmette waterlopen.

Beschermingszone in 45  gemeenten

Op vandaag geldt daarom in 45 Vlaamse gemeenten een beschermingszone, waarin geen oppervlaktewater gebruikt mag worden in de teelt van aardappel, tomaat en aubergine. Daarenboven worden geïmporteerde aardappelen en pootgoed systematisch gecontroleerd door het Diagnosecentrum voor Planten, in opdracht van het FAVV. Dat gebeurt in een daarvoor speciaal uitgerust quarantainegebouw. Dankzij deze maatregel werd in juli 2023 nog een besmette partij Egyptische aardappelen bestemd voor verwerking onderschept en vernietigd.

DNA-technieken

Op ILVO start dit jaar een nieuw project om de exacte infectiebron(nen) van de geregistreerde bruinrotinfecties te identificeren. Het Diagnosecentrum voor Planten beschikt over een collectie van 135 goedbewaarde Ralstonia solanacearum culturen, doordat in de periode 1996-2012 jaarlijks stalen werden genomen in waterlopen en van bitterzoet planten. In het project zullen DNA sequentie technieken uit het forensisch onderzoek worden ingezet om het genetisch materiaal van al deze bacteriestammen te analyseren en verbanden te zoeken tussen bruinrotinfecties onderling en tussen de bruinrotinfecties en de besmettingen in waterlopen.

“Dit moet ons meer informatie bezorgen over hoe de bruinrotbacterie werd geïntroduceerd en zich heeft verspreid. Het uiteindelijk doel is een manier vinden om in de toekomst de oorsprong van besmettingen sneller te kunnen identificeren”, aldus Johan Van Vaerenbergh.

Meer info: Joren De Ryck geeft uitleg bij zijn doctoraatsonderzoek in Jorens PhD special van de podcast De Microcast. Hij verdedigde zijn doctoraat in juli dit jaar. Promotoren waren Prof. Sofie Goormachtig (VIB), Prof. Petra Van Damme (UGent) en Dr. Jane Debode (ILVO).

Contact: Johan Van Vaerenbergh, johan.vanvaerenbergh@ilvo.vlaanderen.be

Bron: ILVO.