Resistente rassen door het uitschakelen van vatbaarheidsgenen

Een hogere opbrengst, betere kwaliteit, hogere zout- of droogtetolerantie of een betere resistentie tegen ziekte en plagen. Veredeling van planten kan verschillende doelen hebben. De onderzoeksgroep Plantenveredeling aan WUR houdt zich onder meer bezig met onderzoek naar het verhogen van de weerbaarheid van planten tegen bacteriën, schimmels, virussen en insecten die deze ziekteverwekkers overdragen, vertelt Henk Schouten, senior onderzoeker bij Plantenveredeling. “Hoe weerbaarder een gewas, hoe minder bestrijdingsmiddelen telers hoeven te gebruiken. De focus van ons onderzoek ligt op het ontwikkelen van een duurzame resistentie. Het is relatief eenvoudig om op klassieke wijze resistentie in te kruisen in een ras. Maar een pathogeen kan zich binnen een paar jaar ook makkelijk aanpassen. En dan werkt de resistentie niet meer.”

Eén van de manieren om duurzame resistentie te creëren is het uitschakelen van vatbaarheidsgenen, zegt Schouten. “Pathogenen, zoals virussen, maken gebruik van plantgenen om zichzelf te reproduceren en zo de plant te infecteren. Wanneer je deze vatbaarheidsgenen bij een plant met gerichte mutaties aanpast of uitschakelt, kan een pathogeen z’n werk niet meer doen en is de plant dus resistent. Bij WUR heeft de groep van hoogleraar Plantenveredeling Yuling Bai een grote rol gespeeld bij de ontdekking van het opsporen en uitschakelen van vatbaarheidsgenen. Momenteel richten we ons op het verder in kaart brengen van de onderliggende mechanismen en genen. Hiermee kunnen we veredelaars helpen gericht resistenties in te brengen in rassen.”

Een technologie die een belangrijke rol speelt bij het uitschakelen van vatbaarheidsgenen is CRISPR-Cas. Schouten: “CRISPR-Cas is een techniek waarbij een enzym als een soort schaartje gerichte mutaties aanbrengt in het DNA. Zo’n gerichte mutatie in een vatbaarheidsgen kan de plant minder vatbaar maken voor een pathogeen. WUR-hoogleraar Microbiologie John van der Oost was een van de grondleggers van deze CRISPR-Cas technologie. Wij zijn nu met onze onderzoeksgroep samen met die van Microbiologie bezig met de verdere ontwikkeling van CRISPR-Cas, ThermoCas9. Bij Microbiologie werken ze aan verbetering van het enzym ThermoCas9, dat we bij Plantenveredeling vervolgens testen in planten. Als de technologie af is, gaan we samen met bedrijven op zoek naar toepassingen voor nieuwe innovaties.”

Behalve op het uitschakelen van vatbaarheidsgenen richt Plantenveredeling zich ook op het inbrengen van natuurlijke genen voor resistentie tegen ziekten. De methode die ze hiervoor gebruiken is cisgenese, zegt Schouten. “Simpel gezegd betekent dit dat je resistentiegenen uit wilde planten inbrengt in gecultiveerde rassen die kruisbaar zijn met die wilde planten. Door dit te doen met behulp van genetische modificatie (GM) breng je vele malen sneller de resistentie in dan wanneer je op klassieke wijze inkruist. Ik ben hier rond de eeuwwisseling al mee begonnen in Wageningen, voor resistentie bij appels tegen schurft. Maar omdat cisgenese onder de Europese GMO-regelgeving valt, is het niet toegestaan om deze methode te gebruiken om rassen te ontwikkelen voor de markt. Dat geldt ook voor CRISPR-Cas en verwante technieken, zoals ThermoCas9.”  
Maar dat laatste gaat nu volgens Schouten hoogstwaarschijnlijk veranderen. “Het Europees Parlement heeft ingestemd om zowel cisgene planten als planten met gerichte mutaties met CRISPR-Cas veel eenvoudiger tot de Europese markt toe te laten. Met name vanwege het grote maatschappelijk belang van de ontwikkeling van rassen met resistentie tegen ziekten. Ik vind dat echt een geweldig besluit en een hele mooie mijlpaal. Dat we de technologieën kunnen gaan inzetten voor het ontwikkelen van producten voor de markt is een droom die uitkomt. Het geeft ons onderzoek naar het inzetten van cisgenese een boost. Niet alleen voor resistentie in appels tegen schurft, maar ook voor aardappels tegen de schimmelziekte phytophthora. We gaan een proefveld aanleggen in Lelystad voor het telen van cisgene aardappels.”

Omdat op CRISPR-Cas Amerikaanse patenten rusten, is het relatief duur om deze technologie in te zetten voor commerciële doelen. Schouten verwacht echter dat WUR-variant ThermoCas9 voldoende afwijkt van het origineel voor een onafhankelijk patent. “We willen CRISPR-ThermoCas9 gratis ter beschikking stellen aan ontwikkelingslanden voor niet-commerciële toepassingen. We vinden het van groot belang dat ook mensen met lage inkomens profiteren van onze innovaties. Voor commerciële toepassingen zullen we de techniek beschikbaar stellen tegen een relatief lage vergoeding. Want alleen op zo’n manier kunnen we met ons onderzoek brede impact maken.”