Wageningen, The Netherlands
February 24, 2016
Some plants with resistance against a specific disease are also able to defend themselves effectively when they are stressed due to, for example, drought or saline soil. At the same time, the resistance of other plants no longer functions in these very same conditions. Although this had been assumed for some time, Wageningen scientist Christos Kissoudis (pictured) is the first person to show why. As a result, plant breeders will be able to know whether their new varieties will remain resistant to disease when grown in sub-optimal conditions. Kissoudis is obtaining his doctorate based on this research at Wageningen University on 26 February.
Plant breeders have developed varieties with resistance to a wide range of pathogenic fungi and bacteria for a significant number of crops. Modern tomato plants, for example, are continuously equipped with resistance against many diseases. This allows tomato farmers to achieve a high yield without having to focus on disease control.
Generally speaking, crops are bred in such a way that the plants have proper resistance when grown in optimal conditions – with sufficient water and nutrients and in an environment that is not overly hot or saline. In the future, however, our crops are likely to face increasingly poor growing conditions. Climate change will result in more frequent and more intense droughts, and we will increasingly need to grow crops on saline soils. As plants become more stressed, this raises the question as to whether crops will still be able to defend themselves as effectively against disease if the genes responsible for resistance are not able to function properly in stressful conditions.
Christos Kissoudis studied this issue for tomatoes, researching several tomato lines having different genes for resistance against mildew but otherwise very similar. He placed the plants either in optimal conditions or in saline soil and then tried to infect the plants with the mildew fungus.
Kissoudis discovered that one of the tomato lines was able to effectively defend itself against mildew in the saline soil as well, but that another line was not, allowing the disease to infect the plant. This means that one resistance gene may work well in stressed plants, while another may not.
During his doctorate research Kissoudis quickly became an expert in the field of plant resistance and ‘environmentally-dependent’ disease resistance in crops. Among other things, he published two review articles which provided an overview of the available knowledge from scientific publications and showed how they were connected. Kissoudis’ own research results have led to several other publications and there are more in the pipeline.
Sommige planten kunnen zich ook op zilte grond tegen ziektes verdedigen, andere planten juist niet
Sommige planten die resistent zijn tegen een bepaalde ziekte, kunnen zich ook goed tegen de ziekte verdedigen als ze gestrest zijn door bijvoorbeeld droogte of een zoute bodem. Maar er zijn ook planten waarbij de afweer onder die omstandigheden niet meer werkt. Dat vermoeden bestond al langer. De Wageningse onderzoeker Christos Kissoudis laat als eerste zien hoe dat komt. Plantenveredelaars zullen daarom in de toekomst óók kunnen weten of hun nieuwe rassen de weerstand tegen ziektes behouden als ze onder sub-optimale omstandigheden moeten groeien. Kissoudis promoveert 26 februari aan Wageningen University op dit onderzoek.
Plantenveredelaars hebben voor allerlei gewassen moderne rassen ontwikkeld die zich kunnen verweren tegen even zo veel ziekteverwekkende schimmels en bacteriën. Moderne tomatenplanten worden continu uitgerust met verweer tegen allerlei ziektes. Tomatentelers kunnen daardoor een hoge opbrengst halen zónder dat ze die ziektes hoeven te bestrijden.
Onze gewassen zijn over het algemeen zó veredeld dat de planten zich goed kunnen verdedigen als ze onder optimale omstandigheden groeien, dus voldoende water en voeding krijgen en in een omgeving groeien die niet te warm is en niet te zout.
Maar onze gewassen zullen in de toekomst steeds meer last krijgen van slechte groeiomstandigheden. Door klimaatverandering zal droogte vaker en heftiger voorkomen. En we zullen steeds vaker gewassen moeten telen op zoute (verzilte) bodems. Daardoor zullen de planten steeds meer aan stress onderhevig zijn. Het is maar de vraag of de gewassen zich dan nog steeds goed tegen de ziektes kunnen verdedigen. Onder stressvolle omstandigheden kunnen genen die voor de afweer zorgen, mogelijk niet goed werken.
Christos Kissoudis onderzocht bij tomaat hoe het zit. Hij bestudeerde tomaten-types die heel verschillende genen hebben voor de afweer tegen meeldauw, maar voor de rest sprekend op elkaar lijken. Hij plaatste de planten onder optimale omstandigheden of in een verzilte bodem. Daarna probeerde hij de planten met de meeldauwschimmel ziek te maken.
Kissoudis ontdekte dat één van de tomaten-types zich ook in de verzilte bodem goed tegen de meeldauw kon verdedigen. Maar een ander type kon zich niet verdedigen, waardoor de ziekte de plant plotseling kon aantasten. Kennelijk werkt het ene resistentie-gen wél in gestreste planten, en het andere gen niet.
Gedurende zijn promotieonderzoek ontwikkelde Kissoudis zich snel tot een expert op het gebied van weerbaarheid van planten en van ‘milieu-afhankelijke’ ziekteresistenties van gewassen. Hij publiceerde onder andere twee review artikelen waarin hij de beschikbare kennis uit wetenschappelijke publicaties bij elkaar zette en met elkaar in verband bracht. Zijn eigen onderzoek heeft ook al tot een aantal publicaties geleid en hij heeft nog meer publicaties in de pijplijn.
Species
