Jaap Jan Willig

Plant-parasitaire aaltjes zijn microscopisch kleine organismen die een grote bedreiging zijn voor onze voedselzekerheid. De symptomen van aaltjesinfectie in planten zijn niet-specifiek en kunnen gemakkelijk worden verward met symptomen van abiotische stress (bijv. droogte en nutriëntentekort). Belangrijke symptomen zijn verwelking en vertragingen in de groei en ontwikkeling van zowel bovengrondse als ondergrondse plantendelen. De jaarlijkse schade aan gewassen door plant-parasitaire aaltjes kan oplopen tot 10%. Uitbraken van aaltjes worden onderdrukt door resistente gewassen en niet-selectieve pesticiden te gebruiken. Echter, door het uitfaseren van deze pesticiden en meer beperkingen op het gebruik van de pesticiden, wordt verwacht dat er een toename in diversiteit aan parasitaire aaltjessoorten op landbouwgrond zal plaatsvinden. Een bijgevolg hiervan zal zijn dat de effectiviteit van resistente gewassen vermindert vanwege hun hoge specificiteit voor aaltjessoorten, of zelfs pathotypen. Met een toename in diversiteit van aaltjes en het beperkte aantal resistente gewassen zal in de toekomst het risico verlies in gewasopbrengst groter worden. Echter, vatbaarheid van planten voor aaltjes gaat niet altijd gepaard met verlies van opbrengst als gevolg van een infectie. Sommige rassen zijn bijvoorbeeld vatbaar voor aaltjesinfectie zonder dat een hoge infectiegraad gepaard gaat met veel oogstverlies. Deze fenotypische variatie in groei onder invloed van biotische stress staat ook wel bekend als ziektetolerantie.

Om de lezer te introduceren in de context van het onderwerp van dit proefschrift, beschrijf ik in Hoofdstuk 1 kort de drie belangrijkste aaltjessoorten en de stress die zij veroorzaken. Daarna presenteer ik ziektetolerantie als een duurzame oplossing om het verlies van gewasopbrengst te verminderen. Vervolgens bespreek ik de status van het onderzoek naar tolerantie, de kennishiaten rondom het onderzoek naar tolerantie, evenals de rol van wortelplasticiteit als tolerantiemechanisme.

Aan het begin van mijn promotieonderzoek was er nog geen robuuste methode bekend om de impact van ondergrondse biotische stress door nematoden over tijd te monitoren. Hoofdstuk 2 beschrijft nieuwe niet-destructieve methodes om schade door plant-parasitaire aaltjes te meten en te kwantificeren in de modelplant Arabidopsis. Meerdere karakteristieken, zoals de hoofdwortellengte, het aantal bloemetjes en het groenbladerdek van Arabidopsis werden naarmate de infectiedruk van het bietencystenaaltje Heterodera schachtii toenam korter en minder. Het groenbladerdek reageerde het meest accuraat op de impact van biotische stress door H. schachtii en het wortelknobbelaaltje Meloidogyne incognita. Daarnaast was het groenbladerdek ook het makkelijkste te meten. Om deze redenen hebben wij een ‘high-throughput’ fenotypering platform gebouwd om op basis van het groenbladerdek van Arabidopsis groeiresponsen tijdens aaltjesinfectie te meten. Hiervoor hebben we een nieuw analytisch model ontwikkeld dat ons in staat stelt om de tolerantielimiet, het moment dat de tolerantie breekt, te kwantificeren.

Het ontwikkelen van dit fenotypering platform was nodig om de genetische basis van ziektetolerantie voor aaltjes te kunnen bepalen. In Hoofdstuk 3 hebben wij ons systeem