Persbericht Wageningen Universiteit: nr. 065, 31 augustus 2006
Science-EMBARGO tot 31 augustus 20.00 uur
ONTRAFELDE GENOMEN VAN ZIEKTEVERWEKKER PHYTOPHTHORA ONTHULLEN GROENE VOOROUDER
Een internationaal onderzoeksteam waaronder onderzoekers van Wageningen Universiteit heeft het genoom van twee Phytophthora-soorten ontrafeld. Phytophthora's zijn hardnekkige ziekteverwekkers die veel verschillende bomen en planten aantasten waaronder gewassen zoals aardappel. Het team maakt uit de nieuwe gegevens op dat Phytophthora waarschijnlijk afstamt van groene voorouders die zonlicht konden benutten om voedingsstoffen te maken. Uit de vergelijking van beide genomen blijkt bovendien dat er in het verleden een enorme uitbreiding en verspreiding van eiwitfamilies heeft plaatsgevonden die het organisme gebruikt om planten te infecteren. De onderzoekers publiceren hun gegevens in Science van 1 september.
Voor het Science artikel analyseerden de 53 auteurs uit vijf landen, het genoom van Phytophthora sojae, die sojaplanten infecteert, en P. ramorum, die veel bomen en struiken aantast. P. ramorum is met name bekend vanwege een dodelijke ziekte op eikenbomen in Californië, die inmiddels ook in Europa is gesignaleerd. P. sojae telt 95 miljoen bouwstenen (baseparen), en heeft 19.027 genen. P. ramorum heeft er 65 miljoen en 15.743 genen. Deze genomen zijn veel groter dan die van schimmels. Phytophthora infestans, de veroorzaker van de beruchte aardappelziekte, heeft nog veel meer bouwstenen: 240 miljoen, maar of dit ook leidt tot meer genen zal binnenkort pas blijken. (Ter vergelijking: Het menselijk genoom bevat ca 25.000 genen).
Groene voorouders
De oömyceten, de groep van organismen waartoe Phytophthora behoort, maken deel uit van de Stramenopila. Ook diatomeeën en bruine algen, zoals kelp, zijn Stramenopila en het vermoeden bestaat dat oömyceten in een ver verleden afstammen van voorouders die in staat waren tot fotosynthese. Die voorouder kon dus, zoals alle groene planten en de verwante bruine algen, uit koolzuurgas en water met behulp van zonlicht suikers maken, en die gebruiken voor groei en stofwisseling. Phytophthora voedt zich nu met het levende en dode weefsel van de zieke plant. Het team vond 855 genen afkomstig van rode algen of cyanobacteriën die naar schatting 1300 miljoen jaar geleden door de voorouders van Phytophthora zijn 'ingelijfd'. Sommige van die genen maken eiwitten aan die bij groene planten een functie hebben in bladgroenkorrels.
Ziekteverwekkers
Phytophthora sojae en P. ramorum belagen verschillende waardplanten. Hun eiwitarsenaal dat nodig is om die planten binnen te dringen is daardoor verschillend. Zij scheiden elk een reeks van meer dan duizend verschillende eiwitten uit. Het onderzoeksteam verklaart deze grote diversiteit met de evolutionaire wapenwedloop tussen de indringende Phytophthora en de zich verwerende plant, die de indringer noodzaakt telkens weer nieuwe aanvalseiwitten te 'ontwerpen'. Daardoor behoren veel van deze uitgescheiden eiwitten tot families die soms wel meer dan tien leden tellen. Een superfamilie van verwante eiwitten, die waarschijnlijk tot in de cellen van de waardplant doordringen, telt zelfs 700 verschillende leden, 350 in iedere soort. Dit zijn ook de eiwitten die de plant kan herkennen. Soms leidt deze herkenning tot een afweerreactie waardoor de plant infectie voorkomt.
Wageningen Universiteit