Je leest:

Een hardnekkige plaag die aan de wortels van ons eten knaagt

Een hardnekkige plaag die aan de wortels van ons eten knaagt

Auteur: | 9 juli 2002

Veel van ons voedsel wordt in het buitenland verbouwd. We realiseren ons vaak niet dat de grootschalige landbouw, waar wij de producten van afnemen, daar niet probleemloos verloopt. Vaak gaat er veel opbrengst verloren door insectenplagen. Waar komt zo’n plaag vandaan? Wat onderneemt men om de schade te beperken? Hoe kan het dat de plaag telkens terug blijft komen? In dit artikel neem ik Diabrotica onder de loep, een keversoort die de wortels van mais aanvreet. Diabrotica is een typisch voorbeeld van een erg hardnekkige plaag, die tot nu toe de strijd om de mais aan het winnen is.

In de zomer zien we overal mais op het veld staan. Mais wordt in Nederland vooral verbouwd om het te verhakselen tot dierenvoer. In de Verenigde Staten wordt andere mais verbouwd, op veel grotere schaal. De Amerikaanse mais wordt ook veel in eten wat we hier op tafel krijgen verwerkt, en is de basis voor o.a. de popcorn in de bioscoop en nacho-chips. Het is ook de basis voor glucosestroop, wat in bijna alles zit wat zoet smaakt, bijvoorbeeld in jam, koekjes en limonade. Het is vanzelfsprekend dat we dit soort producten onbeperkt kunnen eten, maar bij het verbouwen van de mais voor onze popcorn duikt een lastige kever op.

Popcorn en kevers

Een van de ergste plagen die op mais leven in de VS is de kever Diabrotica. Van oorsprong speelt Diabrotica waarschijnlijk een rol bij de bestuiving van komkommersoorten. Diabrotica kevertjes kunnen op een heleboel verschillende planten leven, maar wat betreft hun eitjes zijn ze erg kieskeurig. Die leggen ze oorspronkelijk bij de wortels van bepaalde grassoorten die op de prairie van Amerika voorkomen. Sinds er in dat gebied mais verbouwd wordt (zo’n 5000 jaar, maar op grote schaal sinds de 19e eeuw) legt een aantal Diabrotica soorten ook eitjes in maisvelden.

Links: De Diabrotica kever. Rechts: De larve van Diabrotica, de zogenaamde Corn Rootworm.

Kevertjes van Diabrotica zijn op zichzelf geen probleem, maar de larven die na de winter uit de eitjes in het maisveld komen zijn dat des te meer. Die larven zijn een soort wittige wormpjes, en worden in het engels Corn Rootworm genoemd. Ze hebben deze naam omdat ze de wortels van de maisplant aanvreten, zodat de planten uiteindelijk omvallen. De Corn Rootworm brengt zo jaarlijks voor 1 miljard dollar schade toe aan de maisteelt (ongeveer 40 miljoen hectare) in Amerika. Sinds de jaren ’90 komt deze plaag ook voor in Oost-Europa, en breidt zich uit naar het westen.

De planten die aangetast zijn (rechts) hebben duidelijk veel minder wortels.

Wisselteelt

Eind 19e eeuw werd een methode “ontdekt” om de last van Diabrotica (en vele andere plagen) te verminderen, namelijk de wisselteelt (ook wel Rotatie genoemd). Omdat Diabrotica kevers maisplanten opzoeken en eieren leggen die moeten overwinteren, is het verstandig het volgend jaar een ander gewas aan te planten, bijvoorbeeld soja. De eieren zullen dan uitkomen, maar de larven zullen geen mais wortels aantreffen, en dus sterven. Het jaar daarna zijn er geen eieren meer, en kan de mais dus ongestoord groeien. Dit heeft heel lang goed gewerkt, en de meeste Amerikaanse boeren verbouwen dan ook om beurten mais en soja. In het laatste kwart van de 20e eeuw beginnen er Diabrotica soorten te ontstaan die goed uit de voeten kunnen met dit wisselteeltsysteem.

Er zijn 2 soorten die ieder hun eigen ontsnappingsmethode hebben. De Northern Corn Rootworm (Diabrotica barberi) legt eieren die langer (2 of 3 jaar, in plaats van 1 winter) in rust blijven, en dan pas uitkomen. Deze ontwikkeling is sinds de jaren zestig in gang gezet. In 1962 kwam meer dan 99 % van de eieren na een winter uit, en bleef minder dan 1 % van de eieren een extra jaar in rust (diapause). In 1992 was de situatie heel anders, en kwam 50 % van de eieren na de 1ste winter uit, en 20 % pas in het 2e jaar, 20 % in het 3e jaar en 10 % in het 4e jaar. Zo zijn er dus, ondanks de wisselteelt, altijd levensvatbare Diabrotica eieren in de grond.

De Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera) heeft een andere aanpak: de eieren worden tegenwoordig niet meer in een maïsveld gelegd, maar in een sojaveld. Door de wisselteelt is de kans groot dat het sojaveld volgend jaar met mais beplant wordt, en de larven wortels vinden die ze kunnen eten. Dit lijkt een heel voor de hand liggende oplossing, maar voor een dier wat duizenden jaren gewend is eieren bij grasachtige wortels te leggen is dit een behoorlijke ommezwaai. Deze ommezwaai zorgt er wel voor de dat deze soort weer volop voor problemen zorgt bij de maisteelt.

Planten waaraan Diabrotica gegeten heeft vallen om.

Bestrijdingsmiddelen

Ongeveer 25% van de maisvelden in de VS wordt behandeld met bestrijdingsmiddelen tegen Diabrotica. Omdat Diabrotica larven in de bodem zitten zijn ze moeilijk te bestrijden.Vooral in de jaren 50 en 60 zijn wel middelen gebruikt die in de bodem werken. Het “handige” van deze middelen was dat ze persistent waren (niet afbreken in de bodem) en hun giftigheid lang behielden. Zo’n middel is Dieldrin. Dieldrin is niet alleen dodelijk voor bodeminsecten, maar ook giftig voor mensen en verstoort het zenuwstelsel. Het middel is zo stabiel dat je het terugvindt in het grondwater en in de planten die er op verbouwd zijn, dus er was een aanzienlijke kans dat je dat middel binnenkreeg in die tijd. Het middel is sinds 1974 niet meer toegestaan.

Een intelligenter middel is Carbaryl (naftaleen), wat ook in sigarettenrook en mottenballen zit. Een belangrijk voordeel van Carbaryl is dat het heel snel afbreekt. Het zit in bolletjes, die niet in de bodem gebruikt worden, maar die gericht zijn tegen de kevertjes van Diabrotica. Om de kevers bij de Carbaryl bolletjes te krijgen, zit er vaak ook een lokstof, cucubitacine, in de bolletjes. Cucubitacine is een stof die van nature voorkomt in de bloemen van komkommerplanten, om kevers aan te trekken voor bestuiving. In de bolletjes wordt cucubitacine verwerkt om de kevers aan te trekken, waarna de Carbaryl ze doodt. Op die manier hoeft er niet zo veel van het middel gebruikt te worden. Toch worden de kevers langzaam ongevoelig (resistent) voor het middel: op percelen waar Carbaryl vier jaar lang gebruikt is, zijn kevers gevonden die 10 keer zo veel Carbaryl kunnen verdragen dan kevers van onbehandelde velden.

De resistentieontwikkeling gaat dus vrij snel. Men is aan het uitzoeken hoe die resistentie ontstaat. Diabrotica heeft, net als ieder dier, zogenaamde P450 enzymen, die gif opruimen door het te oxideren. Wij mensen hebben zulke enzymen in onze lever. Als je Diabrotica’s die resistent zijn tegen carbaryl vergelijkt met niet-resistente kevers, dan blijken de resistente kevers 2 tot 3 keer meer P450 enzymen te hebben, of ze nu met Carbaryl behandeld worden of niet. Kennelijk is de resistente vorm beter bestand tegen gif door gewoon meer van deze afbrekende enzymen te maken. Daarom zijn carbaryl-resistente Diabrotica’s ook resistenter tegen een aantal andere bestrijdingsmiddelen: ze ontgiften gewoon sneller. Al met al lijkt gebruik van bestrijdingsmiddelen op langere termijn weinig zin te hebben, want Diabrotica laat zich er niet door afstoppen.

Planten die geen last hebben van Diabrotica

Een goed alternatief voor bestrijdingsmiddelen is vaak het gebruik van resistente rassen, d.w.z. planten die geen last hebben van Diabrotica. Natuurlijke resistentie tegen Diabrotica bestaat, maar is beperkt. Een paar moderne hybride varianten van Mais zitten bijvoorbeeld steviger vast in de grond. Wortels kunnen, als ze aangetast zijn, weer opnieuw groeien. Deze rassen hebben ook nadelen: de opbrengst is in het algemeen lager, en daarom zijn ze niet populair bij boeren.

Met het gebruik van genetische modificatie is het mogelijk nieuwe eigenschappen in te brengen in goed producerende rassen. Deze tactiek blijkt in een aantal gevallen erg effectief, maar is niet onomstreden. Met name het principe van genetische modificatie roept bij een groot aantal mensen ethische bezwaren op, terwijl het gebruik van bestrijdingsmiddelen dat veel minder doet. Dit artikel is echter niet de plaats om daar diep op in te gaan. Naast ethische bezwaren zijn er ook een aantal praktische bezwaren tegen genetische modificatie. Die bezwaren zijn vaak technisch op te lossen. Zo is men beperkt tot eenvoudige eigenschappen, die door één of twee genen geregeld worden, die bijvoorbeeld een giftige stof maken. Er zijn zulke genen die tegen Diabrotica werken (zie hieronder). Als je zo’n gen in mais wilt zetten, zodat de plant een product maak wat giftig is voor Diabrotica, dan is het verstandig te zorgen dat dat product alleen in de wortels terechtkomt, en niet in de bovengrondse delen. Op die manier hebben alleen rupsen die de wortels van de mais eten daar last van, en andere dieren niet. Verder moet je genen gebruiken die specifiek zijn, dat wil zeggen dat ze alleen tegen Diabrotica werken, en niet tegen andere dieren die in de bodem leven. Daarnaast zijn er nog andere bezwaren, zoals mogelijke verspreiding van zo’n gen onder wilde planten.

Omdat de problemen met Diabrotica steeds nijpender lijken te worden (wisselteelt en insecticiden werken niet meer), is het misschien toch de moeite waard om zo’n giftig gen te gebruiken, als er aan een aantal praktische bezwaren tegemoetgekomen kan worden. Voor genen die in mais gebruikt kunnen worden tegen Diabrotica is men gaan zoeken in andere planten, bacterien en schimmels. Dit zoeken is zo duur dat het meestal gedaan wordt door grote bedrijven. In het geval van Diabrotica is dat voor die bedrijven de moeite waard, mede gezien de opbrengstwinst die er te halen is (1 miljard dollar per jaar).

BT eiwitten

Het Pioneer Hibred, de grootste maïsveredelaar ter wereld, denkt een oplossing gevonden te hebben voor het Diabrotica probleem. Daarvoor gebruiken ze genen uit de bodembacterie Bacillus thuringiensis of BT. Deze bacterie, waarvan heel veel verschillende stammen bestaan, leeft van dode insecten. De manier waarop deze bacterie zich voortplant is tamelijk gruwelijk. BT leeft als spore op planten en in de bodem. In de spore zitten kristallen met insectdodende eiwitten, de zgn. BT toxines. Als de bacteriespore via het eten in de darm komt van het insect, lossen de kristallen op en gaan de toxines werken. Er zijn veel verschillende soorten BT toxines gevonden, en elk toxine werkt maar op één (of een paar) insectensoort. Alleen in die insecten herkennen de toxines een receptor, en maken dan gaten in de darm. Insecten die de receptor niet hebben, hebben dus ook geen last van het toxine. Als er genoeg gaten in de darm vallen sterft het insect. De bacterie kan dan gaan leven en zich vermenigvuldigen op het insectenlijk.

BT toxine genen zijn relatief makkelijk te gebruiken in mais, en andere planten, zoals katoen en aardappel. In Amerika wordt in mais al een toxine gen gebruikt, tegen de rups van de mot Heliothis, die een plaag is op mais en de kolven aantast. Deze mais is tot nu toe erg succesvol. De effectiviteit van de BT toxines heeft er voor gezorgd dat veel bedrijven een grote collectie Bacillus stammen hebben aangelegd. Zo zijn er stammen gevonden die tegen muggen werken, en tegen coloradokevers (deze kevers tasten aardappelplanten aan). Eén van de stammen uit zo’n verzameling blijkt de larven van Diabrotica te doden. Uit deze stam heeft men nieuwe toxine genen geïsoleerd. De eiwitten die door deze genen gemaakt worden vormen samen een toxine wat dodelijk is voor de Diabrotica larven. Voor de duidelijkheid: het gaat hier dus niet om hetzelfde BT-toxine wat al in de zogenaamde BT mais verwerkt is. Dat toxine werkt tegen rupsen van Heliotis motten: het nieuwe toxine werkt tegen larven van Diabrotica kevers. Deze genen heeft men in mais overgezet, op zo’n manier dat de (endo)toxines in de wortel gemaakt worden. Als de Diabrotica larven de maïswortels eten krijgen ze het toxine binnen en gaan ze dood voordat ze schade aanrichten. Pioneer verwacht veel van deze mais, die het in veldproeven beter blijkt te doen dan bestrijdingsmiddelen.

De Definitieve Oplossing?

De vraag is nu of deze nieuwe benadering de Diabrotica voor langere tijd uit het veld kan slaan. Het is niet erg waarschijnlijk dat de kever snel hetzelfde trucje gebruikt als bij de chemische bestrijdingsmiddelen. BT toxines kunnen niet met P450 enzymen onschadelijk worden gemaakt. Wel is het zo dat men in het laboratorium bepaalde soorten motrupsen kan selecteren die een oplossing gevonden hebben voor BT toxines, en die dus ongehinderd BT-mais zouden kunnen eten. Dergelijke rupsen zijn trouwens nog nooit in het veld aangetroffen, hoewel mais met BT tegen motten al zes jaar op vrij grote schaal verbouwd wordt. Resistentie-ontwikkeling gaat in het veld dus lang niet zo snel als resistentie-ontwikkeling tegen bestrijdingsmiddelen.

Desalniettemin broedt men op maatregelen om de ontwikkeling van BT-resistente insecten in het geval van Diabrotica te vermijden. Wat misschien nog belangrijker is, is of dergelijke planten geen grote neveneffecten hebben, bijvoorbeeld op het bodemleven, de opbrengst of op de gezondheid van de consument. Ten slotte is het de vraag of er goede alternatieven zijn of komen. Een “schone” bestrijdingsmethode, zoals de wisselteelt, blijkt nu toch niet onoverkomelijk voor de kever. Hierdoor zullen meer bestrijdingsmiddelen ingezet gaan worden. Al met al is het duidelijk dat ze in de VS nog lang niet van Diabrotica af zijn. Dat is toch gedeeltelijk ook ons probleem, zolang we popcorn eten in de bioscoop.

Bronnen

BT toxines: Moellenbeck et al. (2001) Nature Biotechnology 19, 668-672 en 624-625 Resistentie: Scharf et al. (2001) Insect Molecular Biology 10, 139-146, Zhu et al. (2001), Journal of Economic Entomology 94, 929-934. Wisselteelt: Millions of monarchs, bunches of beetles. G. Waldauer (2000), Harvard UP, Cambridge, pp. 104-109.

Dit artikel is een publicatie van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).
© Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI), sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juli 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.