De weerbare plant

De weerbare plant

Organisatie-onderdeel

WR-cap TU

Projectcode

1604-046

MMIP

Landbouw, Water, Voedsel>A. Kringlooplandbouw>A2. Gezonde, robuuste bodem en teeltsystemen gebaseerd op agro-ecologie en zonder schadelijke emissies naar grond- en oppervlaktewater

Startdatum

01/01/17

Einddatum

31/12/20

Samenvatting

Plantweerbaarheid is de kern van Het Nieuwe Doen in Plantgezondheid. Op dit moment is plantweerbaarheid echter nauwelijks meetbaar en is er veel onduidelijkheid over de werkingsmechanismen van middelen en de bijdrage aan induceerbare resistentie. Alleen met biotoetsen met ziekte- en plaagontwikkeling ontwikkeling kan het effect van middelen en maatregelen onderzocht worden. Er is behoefte aan een onafhankelijke, betrouwbare toetsing van de bijdrage van middelen aan de geïnduceerde plantweerbaarheid en aan nieuw inzicht op welke wijze deze aanvullend kunnen worden ingezet binnen geïntegreerde teeltsystemen. De doelen van dit project zijn a) het ontwikkelen van een screeningsplatform voor het betrouwbaar en snel meten van de effecten van weerbaarheids-bevorderende middelen op de ‘inductie’ en ‘priming’ van plantweerbaarheid in het modelgewas tomaat met bestaande plantmerkers, b) het ontwikkelen van nieuwe (RNA) merkers die nu nog niet in beeld zijn, als aanvulling op de bestaande plantmerkers, c) meer inzicht genereren in de bijdrage van middelen aan de stuurbare (‘geïnduceerde’ en ‘geprimede’) resistentie tijdens de teelt en de randvoorwaarden die nodig zijn om deze als aanvullende maatregelen toe te passen binnen geïntegreerde teeltsystemen.

Doel van het project

Doel van MMIP A2 is om maximaal bij te dragen aan de ontwikkeling van weerbare (plantaardige) productiesystemen op een gezonde bodem of substraat, met optimale inputs waardoor nagenoeg geen schadelijke emissies van gewasbeschermingsmiddelen en nutriënten plaatsvinden. In dit project wordt onderzocht of en hoe de ontwikkelingen op het gebied van genexpressie analyses telers de mogelijkheid kan bieden om meer inzicht te krijgen in de bijdrage van weerbaarheids-bevorderende middelen aan de weerbaarheid van het gewas tegen ziektes en plagen.

Relatie met missie (Motivatie)

Dit project is passend binnen het MMIP omdat plantweerbaarheid een belangrijke pijler is van weerbare plantaardige productiesystemen, en plantweerbaarheid momenteel nog een ‘black box’ is voor telers.

Geplande acties

Doel van dit project is:
• Platform ontwikkelen voor een weerbaarheidsscreening met bestaande plantmerkers in het modelgewas tomaat voor het betrouwbaar en snel meten van de effecten van weerbaarheids-bevorderende middelen op de inductie en ‘priming’ van plantweerbaarheid voor onderzoek en praktijk.
• Ontwikkelen van nieuwe (RNA) merkers die nu nog niet in beeld zijn als aanvulling op de bestaande plantmerkers.
• Meer inzicht in de bijdrage van middelen aan de stuurbare (geïnduceerde en ‘geprimede’) resistentie tijdens de teelt en welke randvoorwaarden daarvoor nodig zijn om deze als aanvullende maatregelen toe te passen binnen geïntegreerde teeltsystemen.

De concrete ‘tools’ die dit project beoogd op te leveren voor opkweekbedrijven, telers, en/of toeleveranciers zijn
1. een moleculaire tool - bestaande uit een werkend screeningsplatform en Taqman assays met merkergenen van de SA en JA afweerroute - om te bepalen of een weerbaarheidsbevorderend (WB) middel/ -micro-organisme het afweermechanisme van een tomatenplant heeft ‘geprimed’ en/of aangeschakeld voordat de plant wordt aangevallen door een plantbelager (ziekte/plaag).
2. Voor elk van de plantbelagers meeldauw, botrytis en wittevlieg een aparte set afweergenen die een indicatie vormen voor geprimede afweer tegen deze specifieke plantbelager.

In Fase 1 van het project (2017-2018)
• is een reeks in de literatuur gerapporteerde merkergenen van de JA en SA afweerroutes gevalideerd. Vier veelbelovende merkers zijn doorontwikkeld tot twee zogenaamde Taqman assays, met elk twee merkergenen en een interne controle.
• is een screeningsplatform ontwikkeld voor weerbaarheidsbevorderende (WB) middelen en -micro-organismen (m.o.) in tomaat. Omdat priming van het afweersysteem pas meetbaar is nadat het afweermechanisme van de plant door een plantbelager (ziekte/ plaag) is geactiveerd (waarna een sterkere en/of snellere reactie van de plant optreedt dan wanneer de plant niet is geprimed), en het voor het screenen van priming bij een opkweekbedrijf of teler niet wenselijk is om een plantbelager te introduceren, wordt binnen het screeningsplatform gewerkt met (analogen) van de planthormonen JA en SA om de gelijknamige afweerroutes aan te schakelen.
• Zijn meer dan 30 WB middelen/m.o.’s getoetst in tomaat cv Snacker, waarna met behulp van de Taqman assays de expressie van de 4 geselecteerde plantmerkers is bepaald op 4 uur en 24 uur na activatie van de JA en SA afweerroutes.
• Is op basis van de uitkomsten van de genexpressie-analyses is een selectie van WB middelen/ mo’s gemaakt voor het vervolgexperiment in Fase 3.

In Fase 2 van het project (2018-2019)
• is de minimale concentratie van MeJA bepaald om de JA afweerroute te activeren, en zo de kans op detectie van priming mogelijk te verhogen.
• zijn verschillende concentraties van INA getoetst om te bepalen welke concentratie nodig is om de SA afweerroute te activeren.
• zijn op 10 verschillende tijdstippen na activatie van de JA en SA afweerroute in tomaat cv Moneymaker bladmonsters genomen. Van deze monsters is de expressie van alle genen gemeten (RNAseq) om op basis hiervan het regulerend netwerk van afweergenen in tomaat in kaart te brengen.
In Fase 3 van het project (2019-2020)
• wordt voor de planthormoon (analogen) MeJA en INA en voor een selectie van 8 WB middelen/ m.o.’s het effect op de plantbelagers meeldauw, botrytis en wittevlieg bepaald
• is voor de planthormoon (analogen) MeJA en INA en voor een selectie van 8 WB middelen/ m.o.’s op 3 tijdstippen (1, uur, 4 uur, 24 uur na activatie van de SA/ JA afweerroute) bladmateriaal verzameld voor RNAseq analyses.
• Moet op basis van de RNAseq analyses worden vastgesteld welke clusters van afweergenen het sterkst worden beinvloed door de WB middelen/ m.o.’s., voor het identificeren van nieuwe sets van merkergenen.

In Fase 4 van het project (2020)
• wordt het effect van een beperkte set aan veelbelovende weerbaarheidsbevorderende middelen/ m.o.’s op de geinduceerde afweer tegen meeldauw en botrytis getoetst onder verschillende groeiomstandigheden en met verschillende tomatencultivars op twee onderzoekslocaties.
• wordt voor de planthormoon (analogen) MeJA en INA en voor de getoetste combinaties van teeltbehandelingen en weerbaarheidsbevorderende middelen op 3 tijdstippen (1, uur, 4 uur, 24 uur na activatie van de SA/ JA afweerroute) bladmateriaal verzameld voor genexpressie analyses.
• Moet op basis van RNAseq analyses worden vastgesteld welke clusters van afweergenen het sterkst worden beinvloed door de WB middelen/ m.o.’s voor het identificeren van nieuwe sets merkergenen
• Moet de werking van de nieuwe merkergenen worden gevalideerd op reeds verzameld bladmateriaal van eerdere toetsen

Naam projectleider

Marjolein Kruidhof