Onderzoekers willen nu ook gewassen gaan ‘vaccineren’

Dit kan namelijk een veelbelovende oplossing zijn om het gebruik van pesticiden verder terug te dringen en de wereldwijde voedselvoorziening te versterken.

In een wereld die groeit en verandert, moeten we nieuwe manieren vinden om iedereen van voedsel te voorzien. Hoewel pesticiden massaproductie mogelijk maken, brengen ze ook risico’s met zich mee. Daarom bestuderen wetenschappers alternatieve methodes. Een manier om een toekomstbestendige en duurzame landbouw te ontwikkelen, is bijvoorbeeld met behulp van ‘geïnduceerde resistentie’, oftewel; een soort ‘vaccin’ voor planten.

Vaccin voor planten
Geïnduceerde resistentie betekent dat het immuunsysteem van de plant doelgericht wordt geactiveerd. Hierdoor kan de plant beter reageren op een volgende, vergelijkbare stresssituatie. “Geïnduceerde resistentie zet planten in een verhoogde staat van paraatheid”, legt onderzoeker Brigitte Mauch-Mani in gesprek met Scientias.nl uit. “Wanneer een plant een lichte vorm van stress ervaart, zoals een insect dat aan zijn bladeren knabbelt, versterkt hij niet alleen zijn verdediging tegen deze directe dreiging: door geïnduceerde resistentie kunnen planten ook ‘leren’ van deze ervaringen. Dit proces, bekend als defense priming, werkt vergelijkbaar met het menselijk immuunsysteem. Bij een griep- of COVID-19-vaccin krijgt je lichaam bijvoorbeeld een kleine, veilige dosis van het virus, waardoor je immuunsysteem voorbereid is om de echte ziekte te bestrijden als die zich voordoet. Op dezelfde manier zorgt defense priming ervoor dat planten een soort ‘geheugen’ ontwikkelen, zodat ze beter voorbereid zijn op toekomstige aanvallen van vergelijkbare plagen of ziekten. Hierdoor kunnen ze sneller en krachtiger reageren met de verdedigingsmechanismen die ze al hebben.”

Pesticiden
Zoals eerder genoemd, worden gewassen nu vooral beschermd met pesticiden en door het fokken van resistentiegenen. Plagen passen zich echter snel aan om deze verdedigingen te omzeilen. Sterker nog, er is zelfs een aanzienlijk risico dat plagen zich sneller ontwikkelen dan de planten die hen moeten weerstaan. Geïnduceerde resistentie helpt planten beter te beschermen tegen meerdere plagen en ziekten in plaats van slechts één soort. “Geïnduceerde resistentie maakt gebruik van de natuurlijke verdediging van planten, waardoor er minder schadelijke pesticiden nodig zijn”, zegt Mauch-Mani. “Daarnaast is de kans dat plagen en pathogenen resistentie ontwikkelen tegen geïnduceerde resistentie kleiner dan tegen pesticiden, wat resulteert in een langdurige en stabiele bescherming.” Bovendien is geïnduceerde resistentie sneller dan traditionele veredeling, waardoor planten zich sneller kunnen aanpassen aan veranderende klimaatomstandigheden.

Uitdagingen
Hoe veelbelovend het ook lijkt, onderzoekers stuiten ook op verschillende uitdagingen. Geïnduceerde resistentie biedt bijvoorbeeld meestal geen volledige bescherming, daarom moet het worden aangevuld met andere maatregelen. Bovendien moet het zorgvuldig worden afgesteld om te voorkomen dat de plant kwetsbaar wordt voor andere bedreigingen en om te zorgen dat de groei niet in het gedrang komt doordat er te veel middelen naar de verdediging gaan. “We moeten dus de juiste balans tussen de groei en verdediging van planten zien te vinden”, vertelt Mauch-Mani. “Een andere uitdaging is dat de effectiviteit van geïnduceerde resistentie kan variëren, afhankelijk van verschillende omgevingsfactoren. Inzicht in hoe deze factoren geïnduceerde resistentie beïnvloeden, kan helpen bij het ontwikkelen van strategieën om het onder verschillende omstandigheden zo effectief mogelijk te maken.” Er is dus nog wel wat werk aan de winkel. “Geïnduceerde resistentie ontstaat uit een complex netwerk van ontwikkelings- en omgevingsfactoren in de plant”, gaat Mauch-Mani verder. “Daarom is het veilig en efficiënt toepassen van geïnduceerde resistentie niet zo eenvoudig als het gebruik van een enkel pesticide. We moeten de optimale groeicondities, gewasgenetica en landbouwpraktijken per situatie evalueren om de diverse voordelen van geïnduceerde resistentie te kunnen benutten.”

Gezonder voedsel
Maar als geïnduceerde resistentie eenmaal is toegepast, kan het meer doen dan alleen plagen afschrikken, zo schrijven de onderzoekers in hun studie. Sommige van de defensieve stoffen die planten aanmaken als reactie op geïnduceerde resistentie, zijn bijvoorbeeld verbonden met gezondheidsvoordelen en een betere voedingskwaliteit. Kortom, het ‘vaccineren’ van gewassen kan dus ook leiden tot gezonder voedsel. “De activatie van de plantverdediging zet het secundaire metabolisme van de plant in gang”, legt Mauch-Mani uit. “Dit zorgt voor de aanmaak van verschillende stoffen die goed zijn voor de gezondheid, zoals polyfenolen, carotenoïden, flavonoïden, fyto-oestrogenen en verschillende antioxidante enzymen. Hierdoor leidt geïnduceerde resistentie vaak tot hogere hoeveelheden van deze gezonde stoffen in fruit, groenten en kruiden.”

Duurzamere landbouw
De onderzoekers geloven dat we door voedselgewassen te ‘vaccineren’ het gebruik van pesticiden aanzienlijk kunnen verminderen, wat de duurzaamheid van de landbouw ten goede komt. “Het stimuleren van de plantverdediging kan veilige en gezonde voedingsmiddelen opleveren, wat belangrijk is voor zowel consumenten als producenten”, merkt Mauch-Mani op. “Het kan ook de negatieve effecten van huidige landbouwpraktijken op het milieu verminderen.”

Toch zijn onderzoekers er nog niet. Zo benadrukken ze dat er dringend meer onderzoek nodig is om geïnduceerde resistentie te integreren in de strategieën van boeren en voedingswetenschappers. Dit onderzoek moet zich richten op realistische situaties en bekijken hoe geïnduceerde resistentie werkt in minder gecontroleerde omgevingen. Ook is het belangrijk om methoden te ontwikkelen die kunnen worden getest in het veld en later in de grootschalige landbouw. Daarnaast vragen de onderzoekers om wetgeving die kwaliteitsnormen vaststelt ter bescherming van zowel producenten als consumenten. “We zijn ervan overtuigd dat fundamenteel onderzoek naar geïnduceerde resistentie essentieel zal zijn voor de overgang naar een echt duurzame voedselvoorziening”, besluit Mauch-Mani.