Is schimmels bestrijden met rood licht slechts toekomstmuziek? Niet lang meer als het aan de onderzoekers van Wageningen University & Research ligt. Eerder vonden zij dat rood licht invloed heeft op het ‘primen’ van planten, het alert maken voor een aanval van buitenaf. Dit jaar werken zij verder aan het in kaart brengen van de onderliggende mechanismen. De praktische toepassing komt steeds dichterbij.
Twee jaar geleden deden Jantineke Hofland-Zijlstra en Luc Stevens van Wageningen University & Research een eerste verkenning naar de relatie tussen plantweerbaarheid en licht. In dit fundamentele onderzoek wilden zij aantonen dat bepaalde lichtkleuren planten sterker maken tegen aanvallen van schimmels. Dat onderzoek vond plaats bij het IDC LED in Bleiswijk, een initiatief van Philips Lighting en ‘Wageningen’.
Inmiddels ligt er een nieuw onderzoeksplan. De onderzoekers gaan verder met een proef in Bleiswijk en er komt een praktijkproef bij veredelingsbedrijf Florensis in Hendrik-Ido-Ambacht.
Natuurlijk afweersysteem
Hofland-Zijlstra en Stevens proberen het weerbaarheidsmechanisme van planten te ontrafelen. Planten hebben een natuurlijk afweersysteem, dat enigszins is te vergelijken met het immuunsysteem van dierlijke organismen. Als ze in aanraking komen met ziekten en plagen maken ze stofjes aan die hen beschermen. “Wij focussen ons op dat traject. Hoe werkt het en hoe kunnen we die afweerreactie maximaal inzetten”, legt de onderzoekster uit.
Het aardige van licht is dat het niet een chemisch maar fysisch middel is. Deze methode kan het gebruik van chemische middelen terugbrengen. Dergelijke bestrijdingsmethoden zijn interessant, omdat er geen dure, ingewikkelde registratieprocedure aan vooraf gaat. Ze belasten het milieu niet. Het één kan ook het ander versterken, waardoor je met behulp van fysische methoden minder chemische middelen nodig hebt om tot goed resultaat te komen.
Signaalstoffen
Planten beschikken over verschillende afweersystemen om zich te verdedigen tegen ziekten. De plant reageert op een aanval met een zogenaamde systemische respons. “Als de plant op één plaats wordt aangevallen, geeft het een signaal naar andere delen van de plant. Salicylzuur is een lokaal onderdeel van de signaalketen”, legt Stevens uit.
Aan de hand van de betrokken hormonen worden twee belangrijke algemene afweersystemen onderscheiden: de salicylzuur route en de jasmonzuur route. Via de eerste route bouwt de plant doorgaans verhoogde weerbaarheid op tegen biotrofe pathogenen. Dat zijn belagers die op levend materiaal leven, zoals meeldauw. Via de tweede route reageert de plant meestal op necrotrofe pathogenen, bijvoorbeeld Botrytis die op afstervend materiaal leeft.
De onderzoekers meten deze hormonen die zijn betrokken bij de verhoogde paraatheid nadat de platen zijn geïnfecteerd met ziekteverwekkers. Daarnaast meten ze de productie van stoffen die karakteristiek zijn voor dit type van afweer, zoals het eiwit glucanase. Tezamen met andere eiwitten is glucanase in staat celwanden van schimmels aan te vallen. Het zorgt er bijvoorbeeld voor dat schimmeldraden niet kunnen doorgroeien in plantenweefsels. “We meten uiteraard maar enkele van de vele stofjes die de plant aanmaakt om het ziekteproces te overwinnen.”
Rood licht
Weerbaarheid kun je beïnvloeden en verbeteren door planten een bepaalde periode van de dag bloot te stellen aan de juiste verhouding rood en verrood licht. Daarnaast kun je primers (natuurlijke of synthetische stoffen, ofwel elicitors) toedienen, die de plant alert maken. In het onderzoek wordt de chemische primer INA (2,6-dichloroisonicotinic acid) gebruikt, maar er zijn er veel meer.
De onderzoekers vonden twee jaar geleden dat de toevoeging van INA alleen niet echt respons gaf op een toename van salicylzuur, maar wanneer daar ook rood licht aan werd toegevoegd dan steeg de concentratie van deze stof (zie figuur). De glucanaseproductie kwam op gang met alleen INA, maar verdubbelde als daarbij ook werd belicht.
Bijzonder is dat beide stoffen eigenlijk nog niet in hoge concentraties voorkomen als er geen ziektedruk is. Maar zodra de onderzoekers de planten infecteerden met meeldauwsporen nam de productie sterk toe. Hofland-Zijlstra: “De plant heeft alles in huis, maar maakt bij dit type van weerbaarheid – heel economisch – pas een arsenaal munitie aan op het moment van de daadwerkelijke aanval.”
Remmend effect
Nu duidelijk is hoe het mechanisme in de plant ongeveer werkt dringen zich veel vragen op. Welke primers werken bijvoorbeeld het beste, hoeveel moet je toepassen en wanneer? Hetzelfde geldt voor het belichten. Zo is nog lang niet bekend hoeveel en hoelang er moet worden belicht voor het beste resultaat en welke verhouding tussen rood en verrood nodig is. Bovendien, als de stoffen aanwezig zijn, wil dat dan tevens zeggen dat planten zich ook daadwerkelijk verweren tegen schimmelziekten?
Naast deze vragen spelen er andere aspecten mee. Zo grijpt het toedienen van rood licht in op de plantengroei met een remmend effect. Voor veel pot- en perkplanten is dit positief, maar voor andere gewassen geldt dat weer niet. Daarom is het belangrijk om de juiste dosering rood licht te vinden.
Hetzelfde geldt voor de primers. Deze stoffen kunnen dus weerbaarheid tegen bepaalde ziekten verhogen, maar het is ook bekend dat resistenties soms ten koste kunnen gaan van productie.
Om de puzzel compleet te maken reageert het ene gewas heel anders op de behandelingen dan het andere gewas.
Inmiddels zijn er meerdere gewasbeschermingsmiddelen toegelaten met een werking op basis van elicitors. Hofland-Zijlstra: “We zien van sommige stoffen dat de gewasreactie zo groot is dat de plant minder goed groeit. De plant stopt dan teveel energie in het afweersysteem. Betrouwbare indicatoren zijn daarbij een onmisbaar hulpmiddel voor het zoeken naar de juiste balans.”
Nieuw onderzoek
Voor het komende seizoen gaat het fundamentele onderzoek verder met het belichtingsonderzoek. De onderzoekers willen boven tafel krijgen in welke fase van het primings- en afweerproces het rode licht nodig is, welke hoeveelheid en op welk moment van de dag belichting het meest effectief is. Philips zal daarbij als partner het lichtspectrum doormeten. Dit onderzoek start op de proeflocatie in Bleiswijk.
Tegelijkertijd zal er bij veredelingsbedrijf Florensis praktijkonderzoek plaatsvinden met LED’s. Centraal staat de vraag hoe je weerbaarheid meetbaar krijgt in een breed pallet aan gewassen. Vooral de metingen van het eiwit glucanase moet dat duidelijk maken. Proefgewassen zijn petunia, viool, tomaat en gerbera.
Er is ook al een aantal primers geselecteerd dat gaan meelopen in dit onderzoek. De eerste proef is al gestart met gerbera en tomaat.
Wisselwerking praktijk
Stevens: “Er wordt al meer dan dertig jaar onderzoek naar de werking van deze systemen gedaan, maar de rol van lichtkwaliteit is betrekkelijk nieuw. We moeten zorgvuldig zijn met het trekken van conclusies of het voortijdig vertalen naar praktijkoplossingen. Voor je het weet zou je een potentieel interessante methode door onbegrepen factoren afschrijven.” Hofland-Zijlstra: “Maar juist door gelijk op te trekken met de praktijk proberen we deze theorieën te integreren. We zoeken naar een actieve wisselwerking met de praktijk.”
Ziektebestrijding met behulp van belichten klinkt als muziek in de oren. De onderzoekers benadrukken dat deze methode niet alleen zal werken voor telers die in LED’s investeren. Ook zal het in de toekomst misschien mogelijk zijn om SON-T lampen strategisch in te zetten, omdat deze lampen immers ook veel rood licht afgeven.
Stuwende kracht
Het fundamentele deel van dit onderzoek valt binnen de koepel PPS ‘Het nieuwe doen in plantgezondheid’ van de Topsector Tuinbouw & Uitgangsmateriaal. Verschillende partners, waaronder LTO Glaskracht Nederland, Syngenta, Florensis en Philips, leveren hun bijdrage. De meeste cash co-financiering is afkomstig van de sector zelf. Dat dit onderzoek verder verdieping krijgt is vooral te danken aan de stuwende kracht van LTO.
Samenvatting
Onderzoek naar weerbaarheid en licht gaat een nieuwe fase in. Bekend is dat een combinatie van rood licht en primers de plant alert maakt op aanvallen door schimmels. De volgende stap is het zoeken naar de optimale hoeveelheid licht en de juiste behandeling. Naast fundamenteel onderzoek zal er ook praktijkonderzoek plaatsvinden bij veredelingsbedrijf Florensis.
Helma Verberkt, LTO Glaskracht:
‘Kennis bundelen en slagen maken’
“Dit strategische, fundamentele onderzoek is enorm belangrijk. De hoeveelheid gewasbeschermingsmiddelen neemt af en de sector wil ‘vergroenen’. Daarom moeten we zorgen dat planten gezond zijn en gezond blijven”, vindt Helma Verberkt, beleidsspecialist bij LTO Glaskracht Nederland.
“Het effect van licht in combinatie met primers kan ervoor zorgen dat de weerbaarheid van planten toeneemt. Je hoopt zelfs dat één plus één drie is. Zelf vergelijk ik deze ontwikkeling met de geneeskunde. Ook daar proberen we met gezonde producten de darmflora te verbeteren, waardoor mensen weerbaar zijn tegen ziekten. Die weg gaan we steeds vaker op in de ziektebestrijding bij planten.”
LTO Glaskracht heeft het initiëren van plantgezondheid hoog op de agenda staan, hoewel het een feit is dat er nog steeds chemische middelen nodig zijn. De sector wil de afhankelijkheid van chemische middelen terugdringen en ze slechts gebruiken ter correctie.
“Ik heb veel vertrouwen in dit project op lange termijn, omdat we een breed consortium hebben kunnen samenstellen dat dit onderzoek ondersteunt”, geeft Verberkt aan. “Het betekent dat we de kennis van alle partners kunnen bundelen en samen slagen kunnen maken. Wellicht kunnen we deze fundamentele principes dan over vijf jaar ook toepassen. Het is bijzonder interessant en nuttig onderzoek dat misschien voor een doorbraak kan zorgen in onze kennis over plantgezondheid.”
William Barbier, Florensis:
‘Vooral het onderzoekstraject is erg interessant’
“Als bedrijf staan we open voor dit fundamentele onderzoek. Door samen te werken met Wageningen Universiy & Research en tegelijkertijd zelf proeven te doen leren we sneller”, vindt William Barbier, hoofd R&D bij Florensis.
Het vermeerderingsbedrijf in Hendrik-Ido-Ambacht heeft in één kap LED’s geïnstalleerd die rood en verrood licht afgeven. In een korte proef met tomaat, gerbera, petunia en viool gaat Barbier het effect op weerbaarheid testen. Hopelijk zullen deze planten minder gevoelig zijn voor schimmels.
“We hebben twee redenen om mee te werken aan dit onderzoek. Ten eerste vinden wij weerbaarheid belangrijk voor onze jonge planten. Door de korte teeltduur is het lastig om met biologische bestrijding te werken en de beschikbaarheid van chemische middelen neemt af. Ten tweede is het een interessant thema, dat nu nog vooral op fundamenteel niveau plaatsvindt. Door mee te doen hopen wij direct voordelen te hebben van de spin-off”, legt de onderzoeker uit.
Hij benadrukt dat het resultaat telt, maar dat vooral het traject daar naartoe het meest interessant is. “Onderweg gebeurt er veel. Daar leren we van.”
Tekst en foto’s: Pieternel van Velden en Florensis.
