The effect of brassicaceous green manures on the potato cyst nematode, Globodera rostochiensis (Yirina Valdes)

Viaene, N. (Copromotor)

    Activiteit: OverigeAndere soorten (prijzen, externe en andere activiteiten) - (Co)promotor doctoraatsthesis

    Beschrijving

    De aardappelcystenematode, Globodera rostochiensis, is een quarantainesoort met een wereldwijde verspreiding; ze wordt beschouwd als een van de economisch meest belangrijke nematodenplagen van de aardappelteelt. De synchronisatie tussen de levenscyclus van deze nematode en zijn waardplant staat garant voor het overleven van de nematode tijdens lange perioden. Daarom is het beheer van G. rostochiensis een grote zorg voor de aardappelteler. De infectieve tweedestadium juvenielen (J2) zijn goed beschermd in de eieren, die in een harde cystewand opgeborgen zijn, zodat de toegankelijkheid van niet-uitgekomen J2 voor vele nematiciden, gebruikt om deze nematode te bestrijden, beperkt is. Bovendien zijn vele chemische nematiciden uit de markt gehaald omwille van hun toxiciteit voor mens en milieu. Toch zijn verschillende praktijken nog steeds in gebruik als meer milieuvriendelijke strategieën met als doel het reduceren van Globodera populaties in het veld (vb. resistente aardappelcultivars, vruchtwisseling en niet-fumigante nematiciden). In het kader van de vruchtwisseling worden planten uit de Brassicaceae familie vaak geteeld tijdens het winterseizoen. Deze planten worden gebruikt als groenbemesters omdat ze de structuur en nutriëntengehalte van de bodem verbeteren. Bovendien is heel dikwijls een bio-fumigant effect op bodempathogenen en parasieten (met inbegrip van plantenparasiterende nematoden) waar te nemen; dit wordt veroorzaakt door een reeks verbindingen die vrijkomen tijdens de afbraak van de plantenweefsels. Dit proefschrift onderzocht het effect van de groenbemesters gele mosterd (Sinapis alba), bladrammenas (Raphanus sativus) en koolzaad (Brassica napus) op bepaalde stadia van de levenscyclus van G. rostochiensis, aan de hand van in vitro biotoetsen en veldexperimenten.

    Om het effect van deze drie soorten groenbemesters op het uitkomen van G. rostochiensis te bestuderen, werden cysten gedurende 2 weken geweekt in worteldiffusaten en extracten van de bovengrondse delen en de wortels van de groenbemesterplanten. Daarnaast werden cysten, verpakt in stoffen zakjes, gedurende 6 weken in potten met het mengsel van grond en plantenweefsels gebracht. Na deze behandelingen, werden cysten gedurende 6 weken overgebracht in tomatenworteldiffusaat (TWD), een natuurlijke stimulans voor het uitkomen. Geen van de diffusaten en plantenextracten doodden de nematoden en geen van hen veroorzaakten het onmiddellijk uitkomen van de J2. Echter, blootstelling aan de groenbemesters stimuleerde het daaropvolgend uitkomen in TWD.

    Bij het bepalen van het effect van deze groenbemesters op de preparasitaire (infectieuze) J2 van G. rostochiensis, werd vastgesteld dat een blootstelling gedurende 24 uur aan de diffusaten en extracten van de groenbemesters de doorlaatbaarheid van de eierschaal niet wijzigde. Anderzijds vergrootte de diameter van de nucleolus van de dorsale klier significant na de blootstelling van niet-uitgekomen J2 aan diffusaten, maar niet na blootstelling aan extracten van de groenbemesters; de diameter van de nucleolus was nog steeds kleiner dan in J2 blootgesteld aan TWD. Hoewel genexpressie in de dorsale klier niet gedetecteerd werd na elke behandeling, werd toch transcriptieactivering in de subventrale klieren geobserveerd. De maximale expressie van het onderzochte cellulose-gen werd vastgesteld in J2 blootgesteld aan TWD. De expressie in J2 blootgesteld aan wortelextracten van de groenbemesters was hoger dan in J2 blootgesteld aan worteldiffusaten en bovengrondse extracten van de groenbemesters; dat wijst op een directe effectvan deze verbindingen in het stimuleren van de J2.

    Pas uitgekomen J2 van G. rostochiensis werden blootgesteld aan verschillende concentraties van worteldiffusaten en extracten van de groenbemesters om hun effecten te onderzoeken op de beweging en de zintuiglijke reacties van de J2 in de richting van hun waardplant. Het effect van de groenbemesters op de beweging werd onderzocht in een contact-activiteit-biotoets en zandkolom toets, terwijl het effect op de zintuiglijke perceptie van de nematode onderzocht werd in wateragarplaten en in pluronic gel. De beweging van J2 werd negatief beïnvloed door de toename van de concentratie van de groenbemesters, vooral van de bovengrondse extracten. Er werd ook waargenomen dat J2 die blootgesteld werden aan 1%-concentraties van de diffusaten en extracten van groenbemesters, de wortels van tomatenplant niet konden vinden tijdens de eerste 8 uur. Dit geeft aan dat groenbemesters waarschijnlijk de amphiden van de J2 geblokkeerd hadden en daardoor interfereerden met het vermogen van de nematode om de host te vinden. Vermoedelijk heeft na 8 uur een omzetting van secreties van de amphiden de amphiden gedeblokkeerd, waardoor de J2 de wortels van de waardplant konden lokaliseren en binnendringen.

    De effecten van een van de groenbemesters, nl. gele mosterd, op G. rostochiensis werden bestudeerd in het veld; de wijzigingen in de samenstelling van de vrijlevende nematodengemeenschap werden bestudeerd voor een beter begrip van het totale ecologische effect van deze potentiële biologische bestrijdingsagent. De groenbemester werd gezaaid in de late zomer en ingewerkt in de herfst, met of zonder plastic bedekking. Grondmonsters werden genomen in de herfst, winter en lente, en het uitkomen van J2 uit deze monsters werd bestudeerd. Het uitkomen en de infectiviteit van J2 van G. rostochiensis werden niet consequent gewijzigd door de teelt of het aanbrengen van gele mosterd, maar de populatiedichtheid van plantenparasitaire nematoden in het algemeen werd verlaagd. Daarnaast waren de veranderingen in het aantal nematode voedingsgroepen zeer duidelijk voor de behandelingen met gele mosterd. In sommige gevallen werd een uitgesproken effect waargenomen voor de percelen afgedekt met plastic. Ook werd een toename van de Enrichment Index waargenomen, terwijl de Channel Index aanzienlijk daalde in de met gele mosterd verrijkte percelen; dat wijst op een bodemvoedselweb met een decomposition pathway gedomineerd door nematoden die zich voeden met bacteriën en dus op een verbetering van de bodemkwaliteit. Een dergelijke verbetering zou kunnen resulteren in hogere aardappeloogsten op lange termijn, door ofwel het reduceren van bodempathogenen of door het toleranter maken van planten aan pathogenen, met inbegrip van de aardappelcystenematoden.

    In het algemeen heeft het onderzoek beschreven in dit proefschrift de verschillende effecten aangetoond van de drie onderzochte groenbemesters op verschillende levensstadia van G. rostochiensis. De diffusaten, wortelextracten en bovengrondse extracten van gele mosterd-, bladrammenas- en koolzaadplanten waren in staat om de preparasitaire fase van G. rostochiensis te beïnvloeden, het uitkomen van juvenielen te stimuleren, hun mobiliteit aan te tasten en het vinden van de waardplant te verstoren. Het inwerken van deze planten verbeterde ook de bodem micro-fauna, wat bijdraagt tot hun algemene positieve effecten in een beter beheer van G. rostochiensis.
    Periode1-jan-200822-mrt-2012
    Gehouden opUniversiteit Gent, België