Viroom NGS Analyse van ziektes en pathogenen voor plantenbescherming

Projectdetails

Beschrijving

Centrale onderzoeksvraag/doel

Dit project gaat op zoek naar een bijzondere nieuwe vorm van biologische gewasbescherming, namelijk de inzet van bacteriofagen of bacterie-etende virussen, in dit geval tegen plantschadelijke bacteriën. Er is een technisch en een socio-economisch luik. In dat laatste bekijken we onder meer de perceptie rond deze gewasbescherming en maken we een techno-economische analyse (wettelijke bepalingen? risicoanalyse? marktverkenning?). Wat het technische luik betreft, is het de bedoeling om bacteriofagen te vinden tegen de rhizogene bacterie Rhizobium radiobacter, die de huishouding ontregelt in de wortels van tomaat- en komkommerplanten. Dat gebeurt als volgt: De wortelcellen worden aangezet tot een overproductie aan hormonen waardoor er overmatige wortelgroei ontstaat (‘crazy roots’ of ‘gekke wortels’). Het gevolg is een verminderde vruchtzetting en vruchtvorming, en dus productieverlies en economische schade. Bacteriofagen zijn in staat om specifieke eiwitten te herkennen op de celwand van de rhizogene bacterie waarop ze zich vastzetten als een maanlander om het virus in de bacteriecel te injecteren. Dat virus vermeerdert zich vervolgens in de bacteriecel zodat die bezwijkt. De nieuw gevormde virussen breken uit de bacteriecel en gaan op zoek naar andere rhizogene bacteriën.


Onderzoeksaanpak

Het bacteriologisch luik van het onderzoek wordt door ILVO uitgevoerd. Wij fenotyperen en genotyperen een collectie van rhizogene Rhizobium isolaten uit gekke wortel en wortelmat van tomaten- en komkommerteelten in Vlaanderen. Het typeren van die isolaten is cruciaal omdat niet elk isolaat in dezelfde mate gekke wortels voortbrengt. Voor de genotypering maken we gebruik van sequenties (met NGS -next generation sequencing). We bepalen van elk type isolaat de biologische reactie op de plant, door de wortelmassa te meten en te zien in welke mate de plant ziek wordt. Die informatie is van groot belang in de selectie van doeltreffende fagen, die precies die isolaten aanvallen die sterk de gekke-wortel-ziekte veroorzaken. Dan wordt het mogelijk om faagcocktails samen te stellen. We voeren testen uit met de cocktails als bestrijdingsmiddel, in bioassays. Voor de techno-economische analyse zal een multi-actor case studie aanpak gebruikt worden. Binnen representatieve cases zullen verschillende socio-economische onderwerpen onderzocht worden in sterke samenwerking met verschillende relevante stakeholders. PESTLE logica, systeem denken en business model design indachtig, zal de input van de stakeholders nodig voor het uitvoeren van de verschillende tasks verzameld worden via zowel kwalitatieve (b.v. interviews en focusgroepen) en kwantitatieve (b.v. keuze experimenten) methodes.


Relevantie/Valorisatie

Gekke wortel komt voornamelijk voor in de substraatteelt van tomaten en komkommers waardoor er in het substraat steeds minder zuurstof aanwezig is. De bacterie vormt ook een biofilm in het irrigatiesysteem van een serre. Daardoor zijn ze beter bestand tegen antibacteriële stoffen en zijn ze dus moeilijker te verwijderen en te bestrijden. Om de infectiedruk onder controle te krijgen , bestaan verschillende chemische en/of biologische oplossingen. Een nadeel van chemische desinfectie is de mogelijke vorming van toxische bijproducten die schadelijk zijn voor mens en milieu. En de behandeling doodt ook gunstige micro-organismen rond de plantenwortels. De biologische oplossingen waar we in dit onderzoek op mikken zijn veelbelovend. Gebruik van fagen binnen de landbouwsector is pionierswerk. Het gaat om een radicaal nieuwe strategie om bacteriële plantziektes tegen te gaan. We verwachten dat die duurzamer is dan de inzet van natuurlijke vijanden (antagonisten) die de bacterie wel afremmen maar niet doden. De onderzoekers verwachten dat ze minstens een paar stappen kunnen realiseren in de richting van een efficiënte fagencocktail of één superfaag. Dit een flinke stap voorwaarts betekenen voor de erkenning van biologische gewasbeschermingsmiddelen. 


Financiering
EU Horizon2020
AcroniemVIROPLANT
StatusVoltooid
Effectieve start/einddatum1/05/1831/10/21