UvA’er ontdekt gen dat groentetelers verlost van virus
Niet alleen mensen, ook planten hebben te lijden onder virussen. UvA’er Tieme Helderman heeft met zijn collega’s de eerste stappen weten te zetten in de duurzame bestrijding van het tomatenbronsvlekkenvirus, dat tuinders wereldwijd hoofdbrekens geeft. ‘Als je het juiste gen in de plant kan uitgeschakelen, dan heb je gewassen voor de komende tien, twintig jaar beschermd.’
Het tomatenbronsvlekkenvirus (Tomato spotted wilt virus, TSWV) is wereldwijd een groot probleem voor tuinders. ‘Het is een apart soort virus omdat het heel veel verschillende soorten planten en sommige soorten insecten kan infecteren,’ vertelt Helderman. ‘Dat maakt het virus uniek, en tegelijkertijd een groot probleem. Het probleem is het grootst bij de teelt van paprika’s en tomaten, maar bijna elk gewas is vatbaar voor dit virus.’
Het virus wordt overgedragen via trips. Tripsen zijn hele kleine insecten, een tot twee millimeter groot, die ook kamerplanten kunnen beschadigen. Er bestaan ongeveer zevenduizend verschillende soorten tripsen waarvan een handvol soorten het TSWV kunnen overdragen. De belangrijkste overdrager van het TSWV is de Californische trips.
Zaadveredelingsbedrijven zien dit probleem bij hun klanten en doen daarom zelf onderzoek naar het probleem. Ook investeren ze in fundamenteel onderzoek naar het infectieproces van het virus. Dat zou een antwoord moeten geven op vragen als: hoe repliceert het virus zich in de plant, welke eigenschappen van de plant worden hiervoor gebruikt en kunnen we in de toekomst resistente gewassen veredelen?
Het onderzoek van Helderman grijpt in op de zwakke plek van het virus. ‘Virussen hebben een groot nadeel,’ vertelt Helderman. ‘Ze kunnen zichzelf niet zelfstandig vermenigvuldigen en hebben daarvoor een gastheer nodig.’ Bij een virusinfectie in de plant rekruteert het virus factoren van de gastheer om zichzelf te vermenigvuldigen. Die factoren, vaak eiwitten, noemen we vatbaarheids, of susceptibility- oftewel (S)-factoren. ‘Als we de genen die deze eiwitten maken in de plant uitschakelen, dan kan het virus zich dus minder goed of helemaal niet meer vermenigvuldigen. De planten zijn dan resistent voor het virus,’ aldus Helderman. ‘Natuurlijk moet je ook wel kijken of dat eiwit niet essentieel is voor de plant. Dat is de dunne lijn waarop je balanceert.’
 en een TSWV geïnfecteerde plant (rechts).jpg)
Helderman ging op zoek naar deze S-eiwitten in de tabaksplant, een zogenoemd modelorganisme waar veel van bekend is en waar makkelijk onderzoek op te doen is. Helderman: ‘We begonnen met het ontwikkelen van een toegepaste methode in de kas, gebaseerd op RNA interference (RNAi). Met deze RNAi-methode onderdruk je telkens één gen per plant, en vervolgens infecteer je alle planten met TSWV. Na twee tot drie weken leven dan alleen nog de planten die verminderd of niet meer vatbaar zijn voor TSWV.’ Dit onderzoek leverde vijf kandidaat-genen op die noodzakelijk zouden zijn voor een TSWV-infectie en die nog niet beschreven waren in de literatuur.
Daarnaast gebruikte Helderman een moleculaire aanpak om te kijken welke planteneiwitten binden aan de viruseiwitten. ‘Het virus heeft geen handjes om dingen vast te pakken en naar zich toe te trekken, maar heeft eiwitten nodig om dat te doen,’ vertelt Helderman. De twee viruseiwitten die noodzakelijk zijn voor vermenigvuldiging van het virus waren al bekend. Een van die viruseiwitten bracht Helderman in de plant. Vervolgens haalde hij deze uit de plant en analyseerde hij welke eiwitten van de plant aan het virale eiwit waren blijven plakken.
Daarnaast onderzocht Helderman welke planteneiwitten meekwamen tijdens het opzuiveren van hele virusdeeltje uit de plant. Helderman: ‘Met deze twee methodes vonden we nog zes eiwitten die essentieel zijn voor een virusinfectie. Één eiwit was hetzelfde als de kandidaten verkregen via de RNAi-methode in de kas. Zo zie je dat verschillende methodes toch dezelfde resultaten kunnen opleveren.’
Helderman testte de plantengenen die gevoelig waren voor het virus in de tabaksplant. Daarmee hebben veredelingsbedrijven de komende jaren de kans om met deze kennis hun gewassen te veredelen. Helderman: ‘Ze kunnen kijken of variatie op de S-factoren al van nature aanwezig is, want soms heeft de evolutie al geselecteerd op mutanten die niet meer vatbaar te zijn voor het virus.’ Tot die tijd staat er een embargo op het proefschrift.
Als het veredelen succesvol verloopt, hebben de bedrijven gewassen met duurzame resistente tegen TSVW in gewassen. ‘Het is duurzaam omdat deze vorm van resistentie dieper ingrijpt op het virus. Normaal worden gewassen veredeld voor receptoren die virussen herkennen, maar door mutaties in het genoom van het virus is er vaak snel weer een virus dat niet meer door de plantenreceptor herkend wordt. Wanneer een S-factor, die nodig is voor de replicatie van het virus, is uitgeschakeld, kan het virus daar heel moeilijk omheen evolueren. Dan heb je gewassen voor de komende tien, twintig jaar of langer beschermd.’
Helderman blijft niet in de academie. ‘Het is heel lastig om een succesvolle carrière te maken op de universiteit en het vraagt veel van je sociale leven, dat is het me niet waard.’ Wel werkt bij verder aan het onderwerp plantenziekten, bij gewassen veredelaar Takii Europe B.V. Hij werkt nu aan ziektes in onder andere ui en kool.
Tieme Helderman hoopt op 19 oktober te promoveren op zijn proefschrift ‘Identification and characterization of Tomato spotted wilt orthotospovirus pro-viral factors as a source for durable resistance’.De promotie begint om 15.00 uur en vindt plaats in de Agnietenkapel.
