Langzaam bouwt zich een leger op rond de tomatenwortels. Als ze met genoeg soldaten zijn, geven ze het signaal voor de aanval. Ze werken met een heel oude truc: die van het Paard van Troje. Er zit echter een zwakke plek in hun strategie: de onderlinge communicatie. Die kun je verstoren en zo overmatige wortelgroei voorkomen.

Rhizobium rhizogenes, de bacterie die voor overmatige wortelgroei zorgt, is een geval apart. Strikt genomen maakt hij de plant niet ziek; hij zet ‘m voor zich aan het werk. Daarvoor hoeft hij niet binnen te dringen. Het enige wat hij doet is een miniem stukje DNA overdragen. Daarop staan instructies voor de plant: maak veel wortels en zorg dat ze mijn voedsel uitscheiden. Dat voedsel bestaat uit opines, een energierijke stikstofbron die vrijwel niet door andere bacteriën wordt geconsumeerd.

Op natuurlijke manier indammen

Sinds 2015 liep er publiek-privaat onderzoek om grip te krijgen op deze eigenaardige bacterie. Dat is nu net afgerond. “Traditioneel is de aanpak bij bacterieziekten: ontsmetten tijdens de teeltwisseling en bij aantasting zieke planten verwijderen. Soms kan ontsmetting tijdens de teelt helpen, bijvoorbeeld met waterstofperoxide, maar dat geeft echter risico’s op resistentieontwikkeling. Je selecteert immers juist de bacteriën uit die goed tegen bepaalde ontsmetting kunnen”, zegt Ineke Stijger, onderzoeker bij Wageningen University & Research.
Doel van het net afgesloten project is om de bacterie op een meer natuurlijke manier in te dammen: gebruik maken van natuurlijke evenwichten tussen micro-organismen in het substraat. Rhizobium kan namelijk aanwezig zijn rond de wortels zonder dat er problemen ontstaan. Hij wordt dan schijnbaar door iets in toom gehouden.

DNA-overdracht voorkomen

“Zodra de bacterie het stukje DNA, T-DNA genaamd, aan de plant heeft overgedragen, wordt dat ingebouwd in het planteigen DNA. De plant ziet het vervolgens niet meer als vreemd DNA. Dat betekent dat je de overdracht moet voorkomen. Als het eenmaal in de plant zit, is er niets meer aan te doen. De plant blijft ziek”, vertelt microbieel ecologe Marta Streminska.
De bacteriën communiceren voortdurend met elkaar door middel van signaalstoffen. Hoe meer bacteriën er zijn, hoe hoger de concentratie van die stoffen. Boven een bepaalde drempelwaarde schakelen de stoffen bepaalde genen ‘aan’: de zogenaamde, virulentiegenen bij Rhizobium rhizogenes. Dat leidt vervolgens tot de overdracht van het T-DNA (T staat voor transfer) naar de plant. Er zijn dus verschillende aanknopingspunten om dit proces te verstoren: het aantal bacteriën verminderen, iets met de signaalstoffen doen of de expressie van de virulentiegenen beïnvloeden.
“Er bestaan nuttige bacteriën die met enzymen de signaalstoffen van plantpathogene bacteriën afbreken. De Rhizobium-bacteriën worden daardoor blind voor elkaar en gaan de plant niet infecteren. We hebben onder ander in steenwolmatten waarop tomaten geteeld werden, gezocht of zulke bacteriën van nature daarin voorkomen en die zijn er inderdaad”, vertelt Streminska.

Voorsprong

Deze nuttige bacteriën zijn geïsoleerd en in een groot aantal proeven getest. De beste gingen steeds door naar de volgende ronde. Eerst bij jonge gezaaide plantjes, later ook oudere planten (dat wil zeggen: zoals ze bij de plantenkweker staan). Het doel was om te bepalen of ze in steenwol in staat zijn overmatige wortelgroei te voorkomen en of je ze een voorsprong kunt geven op de schadelijke bacterie. Het was een uitgebreide zoektocht.
“Soms zag je in één ronde wel 80% minder zieke planten, en in de volgende maar 30% bij dezelfde nuttige soort. We denken dat steenwol bij de start niet zo’n gemakkelijk substraat is omdat het dan nog niet veel voedsel voor de nuttige soorten bevat. Ze moeten dan heel snel de plantenwortels koloniseren, anders lukt het niet. Bij de wat oudere planten (van de plantenkweker) zagen we vaak een groter effect, met meer dan 80% minder zieke planten”, vertelt de microbiologe.
De beste soorten zijn in het lab bewaard. In 2019 is er een nieuw PPS-project gestart met als doel om de mogelijkheden voor verdere verlaging van het risico van het optreden van bacterieziekten te onderzoeken. Een onderdeel daarvan is verder onderzoek naar het verstoren van communicatie tussen plantpathogene bacteriën, overigens bij meerdere soorten bacterieziekten.
“Een aantal isolaten doet het heel goed, maar het is bij lange na nog niet het moment van introductie op de markt. We kennen nu alleen de werking bij tomaat, onderzoek naar effecten tegen andere bacteriële ziekten in verschillende gewassen is nog steeds nodig”, zegt Streminska.

Virulentie beïnvloeden

Een tweede spoor in het onderzoek richtte zich op een ander aanknopingspunt: voorkomen dat de Rhizobium bacteriën überhaupt virulent worden. “In het lab in reine bacteriële kweken lukte het soms wel om de verantwoordelijke virulentiegenen stil te leggen. Dat deden we met een aantal organische verbindingen. Tijdens proeven met de jonge planten bleek dat echter niet voldoende te werken. Wellicht zitten er tijdens de teelt micro-organismen in het steenwolblok die dit soort organische verbindingen afbreken”, vertelt ze. Wegens te weinig succes is dit spoor stilgelegd.
Er zijn ook organismen die de Rhizobiumbacterie doden, de zogenaamde antagonisten. Daarmee zou je dus mogelijk de aantallen schadelijke bacteriën omlaag kunnen brengen. De onderzoekers hebben bekeken of de nuttige bacteriën in 300 isolaten uit steenwol zulke eigenschappen bezitten. Dat bleek niet zo te zijn. Daarom is daar verder niets mee gedaan.

Substraatweerbaarheid

Dit project heeft meer invulling gegeven aan substraatweerbaarheid tegen bacteriële ziekten en het komende PPS-project zal daar nieuwe inzichten aan toe voegen.
“Toch blijft het heel belangrijk om de ziektedruk laag te houden. Hygiëne blijft op de eerste plaats staan”, zegt Stijger. “De teeltwisseling is het enige moment waarop je van alles af kunt komen: schimmels, virussen, bacteriën. Dan is het zaak om alles heel goed schoon te maken. Dat geeft in het algemeen geen risico op resistentie tegen de gebruikte middelen.”
Dit onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met Glastuinbouw Nederland en met financiering vanuit de Topsector Tuinbouw & Uitgangsmateriaal, de Stichting Programmafonds Glastuinbouw, Koppert Biological Systems en Rijk Zwaan. In het nieuwe topsector project wordt breder gekeken naar mogelijkheden om risico’s van bacteriën te verlagen. Deze kennis is van belang voor de gehele glastuinbouw, zowel voedingstuinbouw als sierteelt, zodat er aanvullende financiering is toegekend vanuit de Stichting Kennis in je Kas, Stimuflori, ICL, GenNovation en ChiralVision.

Tekst: Tijs Kierkels, beeld: Wilma Slegers en WUR