Gewasresistentie op bestelling

Door onderdelen van het immuunsysteem van dieren te combineren met die van planten, zijn gewassen resistent te maken tegen specifieke ziekten.

Met een synthetische immuunreceptor zijn planten resistent te maken tegen een eiwit naar keuze, bijvoorbeeld van een ziekmakende schimmel of virus. Dat demonstreren Britse biologen 3 maart in Science bij rijstplanten. Resistentie op bestelling lijkt via deze weg voor vrijwel ieder gewas binnen handbereik, mits regelgeving voor transgene gewassen dat toestaat.

Geteisterd
In tegenstelling tot dieren kennen planten geen adaptief immuunsysteem; om zich te weren tegen ziekten moeten ze het doen met de paar honderd immuunreceptoren – het plantenequivalent van antilichamen – waarmee ze ter wereld komen. Gewassen worden daardoor vrijwel continu geteisterd door nieuwe, opkomende ziekmakers waarvoor de immuunreceptoren ontbreken. Gevolg: druk op voedselzekerheid en economische schade die wereldwijd oploopt tot in de miljarden.

Om tot resistente gewassen te komen kruist men normaliter een gewas met een variant of een verwante soort die al wel resistentie heeft tegen een bepaalde ziekte. Aangezien dat lang niet altijd lukt en resistentie vaak wordt doorbroken, kiezen de biologen hier voor een andere aanpak: het maken en inbouwen van een synthetische immuunreceptor.

Binnendringer
Als ‘mal’ gebruiken ze daarvoor een type immuunreceptor die onderdeel is van de plantenafweer: een zogeheten nucleotide-binding leucine-rich repeat immune receptor (NLR). Specifieke domeinen binnen zo’n NLR herkennen een binnendringer en brengen een afweerreactie op gang. De biologen vervangen deze herkenningsdomeinen met nanolichamen: stukjes antilichaam die een eiwit naar keus kunnen binden. Met andere woorden: ze integreren mini-antilichamen uit dieren – in dit geval kameelachtigen – met bestaande immuunreceptoren in planten.

In rijstplanten laten ze vervolgens zien dat hun methode werkt. Eerst integreren ze een fluorescerend eiwit in een bestaand plantenvirus en daarna stoppen ze het corresponderende antilichaam in de NLR. In de transgene rijstplanten die ze met deze synthetische imuunreceptoren wapenen, komt na contact met het virus een afweerreactie op gang die zich specifiek richt op het fluorescerende eiwit.

Doorbraakartikel
‘Wat mij betreft is dit echt een doorbraakartikel. Het idee hiervoor bestond al langer, maar dat het nu echt werkt is heel spectaculair’, duidt Martijn Rep, hoogleraar fytopathologie aan de Universiteit van Amsterdam en niet betrokken bij de publicatie. ‘In principe kan ieder gewas hier op korte termijn al baat bij hebben; je moet alleen wel van tevoren kiezen tegen welke specifieke ziekte je resistentie wilt inbouwen. De grootste bottleneck is denk ik de regelgeving; in de Europese Unie mag je bijvoorbeeld geen transgene gewassen kweken.’