Schizofrene schimmelwerende bacteriën
12 april 2005
STW-promovendus Daniël van den Broek onderzocht bacteriën die stoffen
maken tegen schimmelinfecties bij planten. De moleculair bioloog
toonde aan dat een spontane variatie in verschijningsvorm van de
bacterie tot gevolg heeft dat de beschermende functie vermindert, maar
tegelijk van belang is voor de competitie- en overlevingskansen van de
bacterie. Daniël van den Broek promoveert op 21 april aan de
Universiteit Leiden.
Om gewassen tegen ziekteverwekkers te beschermen, zoeken
wetenschappers wereldwijd naar biologische alternatieven voor
chemische bestrijdingsmiddelen. Eén van deze alternatieven is het
inzetten van bacteriën die planten beschermen, bijvoorbeeld door de
productie van schimmelwerende stoffen. In een STW-project onderzocht
Daniël van den Broek hoe de betrouwbaarheid van gewasbescherming met
deze micro-organismen kan worden verhoogd.
Van den Broek bestudeerde Pseudomonas-bacteriën. De moleculair bioloog
isoleerde en beschreef deze bacteriën, die voorkomen in of op de
wortels van maïs. Van de 214 stammen die hij isoleerde, bleken er 46
de groei van ziekteverwekkende schimmels te onderdrukken. Deze
schimmels veroorzaken bijvoorbeeld voet- en wortelrot. Van deze 46
medicinale stammen wisselden er 43 spontaan tussen hun twee
verschijningsvormen.
Van den Broek ontdekte dat deze wisselingen worden veroorzaakt door
spontane mutatie van bepaalde genen. Deze mutaties zijn omkeerbaar,
waardoor de bacterie heen en weer kan schakelen tussen zijn twee
verschijningsvormen. Spontane mutanten bleken geen medicijn tegen
schimmels meer te produceren, maar wel sneller te groeien dan hun
schimmelbestrijdende alter ego's.
Competitie
Omdat het veranderproces omkeerbaar is, kan de omslag tussen twee
verschijningsvormen een competitief voordeel opleveren voor de totale
populatie van deze zogeheten biocontrolebacteriën. De populatie is zo
sneller in staat op veranderingen in te spelen. Stressomstandigheden
leiden tot een omslag naar de niet-medicinale vorm, die de competitie-
en overlevingskansen van de bacteriën vergroten. Als de verhouding
tussen de medicinale en niet-medicinale bacteriën teveel doorslaat
naar de verkeerde kant, kunnen de bacteriën niet meer voldoende de
schimmelinfecties bestrijden.
Wereldwijd zijn meer dan honderd gewasbeschermende producten
verkrijgbaar op basis van micro-organismen. De bacteriën worden nog
niet op grote schaal ingezet voor gewasbescherming, omdat de
betrouwbaarheid in het veld te wensen over laat. Onderzoek moet
methoden opleveren om de efficiëntie en betrouwbaarheid van de
bacteriën te verbeteren, bijvoorbeeld door de verschijningsvorm van de
bacterie te controleren. Bovendien worden industriële processen zoals
productie van vaccins of enzymen negatief beïnvloed door het
verschijnsel fasevariatie. Begrip van dit verschijnsel kan bijdragen
aan betere vaccinontwikkeling.
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek