Oorsprong Phytophthora-receptoren ligt in de Andes

Een aardappelplant die is aangetast door de aardappelziekte.

De bladreceptoren die bij aardappelplanten de afweer tegen de gevreesde ziekte fytoftora reguleren, komen oorspronkelijk uit wilde aardappelsoorten in Peru en Bolivia.

‘Deze receptoren bieden helaas geen perspectief om op korte termijn aardappelrassen resistent te maken tegen fytoftora, want 90 procent van de gekweekte rassen bezit zulke receptoren al. Maar ze zijn wel onderdeel van een interessant en robuust systeem dat de immuniteit tegen microbiële infecties kan versterken. Onze ontdekking is vooral fundamenteel: we laten zien dat deze receptoren variabel zijn en dat hun oorsprong in de centrale Andes ligt’, vertelt moleculair bioloog Vivianne Vleeshouwers van het Laboratorium voor Plantenverdeling in Wageningen en laatste auteur van een artikel over de Pep13-receptor unit (PERU) in Science van 25 augustus. ‘De afkorting hebben we creatief bedacht: eerste auteur en PhD-student Yerisf Torres Ascurra komt uit Peru en dat vormt met Bolivia ook het centrum van wilde knoldragende aardappelsoorten waar zulke receptoren oorspronkelijk in voorkwamen.’

Bestrijdingsmiddelen
PERU is een nieuw geïdentificeerde familie van pattern recognition receptors (PRR’s), die aan de buitenkant van de plantencel liggen en door samenwerking met intracellulaire resistentie-eiwitten de afweer van planten kunnen versterken tegen microbiële infecties. Dit geldt ook voor infecties met de oömyceet of waterschimmel Phytophthora infestans, die wereldwijd – en zeker dit jaar met wisselvallig weer in Nederland – tot grote opbrengstverliezen en inzet van chemische bestrijdingsmiddelen leidt. ‘Het is een ander systeem van resistenties door R-genen uit wilde aardappelsoorten waar veredelaars graag mee werken. Die resistenties worden in de wapenwedloop met Phytophthora echter vaak weer snel doorbroken’, aldus Vleeshouwers. ‘Er is momenteel veel belangstelling voor PRR’s omdat de twee systemen blijken te interacteren.’

Domesticatie
Voor het nu gepubliceerde onderzoek zijn de genetische achtergronden en moleculaire signaalroutes van meerdere PERU-varianten in kaart gebracht in de Wageningse collectie wilde knoldragende aardappelsoorten en de respons in enkele cultuuraardappelen. Op basis hiervan is de herkomst van PERU-allelen in samenwerking met Britse collega’s getest in een databank met 124 genomen van aardappelsoorten en andere vertegenwoordigers uit de nachtschadefamilie (Solanaceae). Op basis van die fylogenetische analyses blijkt dat Peru en Bolivia het herkomstgebied vormen van deze receptoren. ‘Dat verklaart ook waarom zoveel cultuuraardappelen deze receptoren bezitten, want de Andes is het centrum van de domesticatie van de aardappel. Terwijl het echte oorspronggebied van wilde verwanten van de aardappel – en vermoedelijk ook Phytophthora infestans – waarschijnlijk in Mexico ligt’, weet Vleeshouwers. In vervolgonderzoek gaat haar onderzoeksgroep kijken of het met gerichte genetische modificatie van PERU-receptoren mogelijk is de afweerrespons tegen Phytophthora te verbeteren.