Zwervend schimmelgen 'Starship' veroorzaakt bladval bij katoen en olijf

Verticillium dahliae is een schimmel die via de wortels een plant binnendringt en de sapstromen verstopt, een zogeheten verwelkingsziekte. Vooral in katoen en olijfbomen kan de infectie verwoestend zijn: de meest agressieve stammen van de schimmel zorgen voor volledige bladval, waarna de plant afsterft. Voor boeren in olijf- en katoenregio's, van Spanje tot Californië, betekent dat aanzienlijke oogstverliezen. Tot nu toe wisten wetenschappers niet precies welk genetisch mechanisme achter deze agressieve bladval schuilging.

Een genetisch ruimteschip in de schimmel

Een internationaal team onder leiding van plantwetenschapper Bart Thomma van de Universiteit van Keulen, verbonden aan onderzoeksverband MiBiNet en het CEPLAS-expertisecentrum voor plantwetenschappen, ging op zoek naar het verantwoordelijke gen. In het vaktijdschrift Nature Communications beschrijven ze hoe ze het opspoorden: het gen ligt op een 'Starship', een reusachtig stuk mobiel DNA dat zich razendsnel tussen schimmelsoorten kan verplaatsen. Starships behoren tot de familie van mobiele genetische elementen: stukken erfelijk materiaal die zich, los van de normale voortplanting, kopiëren en verspreiden naar ander DNA of zelfs naar andere organismen. Dat maakt ze berucht, want ze kunnen eigenschappen als ziekteverwekkendheid in korte tijd doorgeven aan schimmels die daar van nature niet toe in staat zijn.

Bladval als wapen

Het onderzoeksteam vond op deze Starship het gen voor een eiwit dat de schimmel tijdens infectie uitscheidt. Dat eiwit triggert de bladval bij de waardplant en bepaalt in belangrijke mate hoe agressief een schimmelstam is. Genetische analyses lieten bovendien resten van eenzelfde soort Starship zien in verschillende andere schimmels die verwelkingsziekten veroorzaken, een aanwijzing dat het virulentiegen zich via dit mechanisme al over meerdere soorten heeft verspreid.

Op zoek naar resistente planten

Volgens Thomma opent het inzicht in dit mechanisme de deur naar praktische toepassingen. Landbouwkundigen kunnen voortaan gerichter testen welke schimmelstammen de gevaarlijkste variant van het gen bij zich dragen, nog voordat een infectie zichtbare schade aanricht. Dat maakt vroege opsporing in katoen- en olijfvelden mogelijk. Daarnaast biedt de ontdekking aanknopingspunten voor precisieveredeling van planten die minder gevoelig zijn voor het schadelijke eiwit, of voor transgenese: het gericht aanpassen van het genetisch materiaal van gewassen zodat ze resistent worden tegen de infectie. Voor de olijf- en katoenteelt, twee sectoren die wereldwijd zwaar leunen op gezonde oogsten, kan dat op termijn verlies door verwelkingsziekte flink terugdringen.