Je leest:

Schizofrene schimmelwerende bacteriën voor biologische gewasbescherming

Schizofrene schimmelwerende bacteriën voor biologische gewasbescherming

Daniël van den Broek onderzocht bacteriën die stoffen maken tegen schimmelinfecties bij planten. De moleculair bioloog toonde aan dat een spontane variatie in verschijningsvorm van de bacterie tot gevolg heeft dat de beschermende functie weliswaar vermindert, maar tegelijkertijd van belang is voor de overlevingskansen van de bacterie. Het onderzoek is van belang voor de ontwikkeling van technieken voor biologische gewasbescherming.

Om gewassen tegen ziekteverwekkers te beschermen, zoeken wetenschappers wereldwijd naar biologische alternatieven voor chemische bestrijdingsmiddelen. Eén van deze alternatieven is het inzetten van bacteriën die planten beschermen, bijvoorbeeld door de productie van schimmelwerende stoffen. In een project gefinancierd door de Technologiestichting STW onderzocht Daniël van den Broek hoe de betrouwbaarheid van gewasbescherming met deze micro-organismen kan worden verhoogd.

Van den Broek bestudeerde Pseudomonas-bacteriën. De moleculair bioloog isoleerde en beschreef deze bacteriën, die voorkomen in of op de wortels van maïs. Van de 214 stammen die hij isoleerde, bleken er 46 de groei van ziekteverwekkende schimmels te onderdrukken. Deze schimmels veroorzaken bijvoorbeeld voet- en wortelrot. Van deze 46 medicinale stammen wisselden er 43 spontaan tussen hun twee verschijningsvormen.

Daniël van den Broek bestudeerde de omslag tussen twee verschijningsvormen van Pseudomonas-bacteriën. Op de foto zijn de twee verschillende vormen te zien. Illustratie Instituut Biologie Leiden, Universiteit Leiden.

Van den Broek ontdekte dat de wisselingen tussen de verschijningsvormen worden veroorzaakt door spontane mutatie van bepaalde genen. Deze mutaties zijn omkeerbaar, waardoor de bacterie heen en weer kan schakelen tussen zijn twee verschijningsvormen. Spontane mutanten bleken geen medicijn tegen schimmels meer te produceren, maar wel sneller te groeien dan hun schimmelbestrijdende alter ego’s.

Competitie

Omdat het veranderproces omkeerbaar is, kan de omslag tussen twee verschijningsvormen een competitief voordeel opleveren voor de totale populatie van deze zogeheten biocontrolebacteriën. De populatie is zo sneller in staat op veranderingen in te spelen. Stressomstandigheden leiden tot een omslag naar de niet-medicinale vorm, die de competitie- en overlevingskansen van de bacteriën vergroten. Als de verhouding tussen de medicinale en niet-medicinale bacteriën teveel doorslaat naar de verkeerde kant, kunnen de bacteriën niet meer voldoende de schimmelinfecties bestrijden.

Wereldwijd zijn meer dan honderd gewasbeschermende producten verkrijgbaar op basis van micro-organismen. De bacteriën worden nog niet op grote schaal ingezet voor gewasbescherming, omdat de betrouwbaarheid in het veld te wensen over laat. Onderzoek moet methoden opleveren om de efficiëntie en betrouwbaarheid van de bacteriën te verbeteren, bijvoorbeeld door de verschijningsvorm van de bacterie te controleren. Bovendien worden industriële processen zoals productie van vaccins of enzymen negatief beïnvloed door het verschijnsel fasevariatie. Begrip van dit verschijnsel kan bijdragen aan betere vaccinontwikkeling.

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
© Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 april 2005
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.