Nieuwe middelen voor beheersing van Fusarium ziekte in tulp

Nieuwe middelen voor beheersing van Fusarium ziekte in tulp

Organisatie-onderdeel

TKI TU

Projectcode

TU18147

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

01/01/19

Einddatum

01/04/21

Samenvatting

Wereldwijd domineren Nederlandse bedrijven de veredeling, teelt, broei en handel van tulpen. Zoals elk gewas wordt de tulp echter bedreigd door ziekten en plagen. Een van de meest schadelijke ziekten is bolrot of ‘zuur’, veroorzaakt door de variant (forma specialis) tulipae van de bodemschimmel Fusarium oxysporum. Om te komen tot de ontwikkeling van resistente en stressbestendige tulpenbollen, en duurzame en weerbare productiesystemen, is vooruitgang nodig op een aantal terreinen, waaronder een robuuste, betrouwbare en gevoelige moleculaire detectie van de pathogeen, F. oxysporum f.sp. tulipae (Fot), het in kaart brengen van de genetische variatie van Fot in Nederland, en de ontwikkeling van resistente of tolerante cultivars van tulp. Het doel van dit project is het leveren van de eerste twee en het bijdragen aan het laatste.

Doel van het project

De meest duurzame en economisch aantrekkelijke optie voor verbetering van de situatie is het ontwikkelen van cultivars van tulp die resistent tegen of tolerant zijn voor Fot. Bij het ontwikkelen van een nieuwe cultivar is het van groot belang om resistentie of tolerantie te testen met Fot isolaten die representatief zijn voor de genetische variatie in Fot die in Nederland voorkomt. Een set representatieve isolaten van Fot zal ook nuttig zijn voor het onderzoeken van andere mogelijkheden voor bestrijding van zuur in tulp, zoals biologische bestrijding met behulp van onschadelijke micro-organismen.
Een ander hulpmiddel voor beheersing van zuur in tulp is moleculaire detectie van Fot. Hiermee kan de mate van Fot-besmetting van bollen, grond of ander materiaal worden bepaald, op basis waarvan maatregelen kunnen worden getroffen die de ontwikkeling van zuur beperken. Zo een moleculaire detectiemethode moet Fot kunnen onderscheiden van onschadelijke vormen van Fusarium oxysporum.
De genoomsequenties die in dit project worden verkregen ter identificatie van Fot-merkers zullen ook worden gebruikt om wetenschappelijk inzicht te krijgen in de processen die hebben geleid tot genetische variatie in Fot en de relatie van Fot tot andere (pathogene en niet-pathogene) isolaten van F. oxysporum.

Relatie met missie (Motivatie)

De Nederlandse tulp is ons nationale symbool en wereldberoemd door de inzet van een diversiteit aan bedrijven, waaronder de deelnemers aan de Keukenhof. Nederlandse bedrijven domineren de mondiale veredeling, teelt, broei en handel. Zuur in tulpen is al vele jaren een groot probleem, en er is grote behoefte aan een betere beheersing van dit probleem. Dit project levert een bijdrage aan een betere beheersing op korte, middellange en lange termijn. Op de korte termijn wordt een robuuste en betrouwbare moleculaire detectiemethode voor de veroorzaker, Fot, geleverd. Op de middellange termijn wordt een set Fot isolaten geleverd die representatief is voor de actuele Nederlands Fot populatie, die gebruikt kan worden voor ontwikkeling van andere beheersmaatregelen zoals veredeling voor resistente of tolerante cultivars en biologische bestrijding. Voor de langere termijn zullen nieuwe inzichten worden verkregen in de moleculaire basis van pathogeniteit van Fot op tulp, waaronder de identificatie van mogelijke virulentiegenen en pathogeniteitschromosomen, en ook inzichten in de genetische processen die bijdragen aan de evolutie van virulentie in Fot. Deze inzichten kunnen van nut zijn bij het ontwikkelen van nieuw strategieën voor beheersing van zuur in tulp. De collectie Fot isolaten, de genoomsequenties, de detectiemethode en de fundamentele inzichten die door dit project worden geleverd zullen een stevige basis vormen voor deze nieuwe projecten.

Geplande acties

Maand 6, Milestone 1: Een collectie isolaten van F. oxysporum f.sp. tulipae (Fot). Om de doelen van dit project te bereiken is het noodzakelijk om een collectie aan de leggen waarin de actuele genetische diversiteit van Fot goed is vertegenwoordigd. Naar verwachting zal het aantal Fot isolaten rond de honderd zijn.
Maand 10, Milestone 2: Mate van agressiviteit (virulentie) van een deel van de Fot collectie is bepaald. Op basis van de eerste indicatie van de genetische variatie, de geografische oorsprong, en de cultivar waaruit de isolaten zijn verkregen, wordt een subset van geselecteerd van maximaal 30 Fot isolaten. Deze zullen worden getoetst op mate van virulentie door inoculatie van bollen van (a) een zeer gevoelige en (b) een relatief ongevoelige cultivar.
Maand 10, Milestone 3: Genoomsequenties van een deel van de Fot collectie is bepaald. Van dezelfde 30 isolaten waarvan de virulentie wordt bepaald (Milestone 2) wordt de genoomsequentie bepaald met Illuminatechnologie.
Maand 10, Milestone 4: RNA sequenties zijn bepaald van geinfecteerde bollen. RNA van bollen zal worden geisoleerd en gesequenced (RNA-seq) om te kunnen bepalen welke genen van Fot actief zijn tijdens infectie. Met deze informatie kunnen mede kandidaat-virulentie genen worden geïdentificeerd.
Maand 12, Milestone 5: Mogelijke virulentie-genen van Fot zijn geidentificeerd. Met een ‘pipeline’ zullen kandidaat-virulentie genen worden geidentificeerd in de Fot genoomsequenties. Daarnaast wordt specifiek gezocht naar het gen voor ethyleen-producerende enzym EFE.
Maand 12, Milestone 6: Een kleine set van isolaten is beschikbaar voor biotoetsen. Op basis van de uitslag van de biotoetsen en de genetische variatie die blijkt uit de genoomsequenties zal een set van isolaten worden geselecteerd en beschikbaar gesteld aan de betrokken bedrijven voor het testen van cultivars op gevoeligheid voor Fot en het ontwikkelen van meer resistente of tolerante cultivars.
Maand 18, Milestone 7: Moleculaire detectie-methode voor Fot is ontwikkeld. Op basis van Milestone 5 wordt een overzicht gemaakt van de kandidaat-virulentiegenen die in alle 30 Fot genoomsequenties voorkomen en niet of zelden in andere isolaten van F. oxysporum. Op basis van genen die in alle Fot isolaten voorkomen zal een moleculaire detectiemethode (TaqMan) worden ontwikkeld om Fot besmetting aan te kunnen tonen.
Maand 24, Milestone 8: Moleculaire detectie-methode voor Fot is getest. De moleculaire detectiemethode wordt getest op artificieel besmette bollen en grond, waarmee de gevoeligheid van de methode wordt vastgesteld en de optimale wijze van extractie van DNA uit bollen en grond. Vervolgens zal de methode worden toegepast op mogelijk met Fot besmet materiaal.
Maand 24, Milestone 9: Inzicht is verkregen in de processen die hebben geleid tot genetische variatie in Fot. Op basis van een uitgebreide analyse van de 30 Fot genoomsequenties, en vergelijking met de ~100 overige Fo sequenties die al aanwezig zijn op de UvA, zal o.a. worden bepaald: (1) welke delen van het Fot genoom stabiel zijn, en welke onderhevig aan variatie (mutaties, deleties), (2) welke transposons actief zijn in Fot, (3) of er sprake is van mogelijke horizontale gen- of chromosoomtransfer, (4) in hoeverre Fot verwant is aan andere formae speciales, (5) of er aanwijzingen zijn dat Fot momenteel evolueert in Nederland. Deze resultaten en inzichten zullen worden aangeboden ter publicatie in een wetenschappelijk tijdschrift.
Er wordt 2x per jaar een bijeenkomst gehouden met alle betrokken bedrijven.

Terug