veredelen op alterna3eve gewasbescherming toepassing van kennis en innova-e

Transcriptie

1 Universiteit van Amsterdam Afdeling Plantenfysiologie Green Life Sciences veredelen op alterna3eve gewasbescherming toepassing van kennis en innova-e Enza Zaden Research & Development Afdeling Fytopathologie

2 alterna>eve gewasbescherming

3

4 Verandering inzichten the detrimental effects on the environment par>cularly on birds of the indiscriminate use of pes>cides (DDT)

5 Snelle omschakeling naar biologische bestrijding in Spanje Snelle verandering mogelijk

6 neonicotenoiden Ui:aseren van het gebruik van pes3ciden in de EU Probleem: Zonder chemicaliën grote economische schade Oplossing: 1) Natuurlijke pes>ciden 2) Gene>sche resisten>e Bee- harming pes-cides banned in Europe EU member states vote ushers in con-nent- wide suspension of neonico-noid pes-cides

7 voorkeur van de consument voor het natuurlijke en voedselproduc>e de areer van het kunstma>ge Expectation: 3-fold increase of the world population: 1950 (2.5 billion) vs (7.5 billion) Bij de overheid leet de zorg voor voedselveiligheid, arbeidsomstandigheden en milieuomstandigheden en concurren>eomstandighede n binnen de EU.

8 Elk jaar lijden wereldwijd een miljard mensen aan chronische ondervoeding en dat is meer dan de totale popula>es van de USA, Canada en EU samen

9 1 kilo tomaten zaden = euro Wereldwijde produc>e : 41 miljard euro Verlies door insecten van 25% = 10 miljard euro een resistente tomaat = market lead 10 % BNP 20 % na>onale export

10 Biologische bestrijding

11 veredelen op alterna>eve gewasbescherming Wilde verwanten dragen natuurlijke resisten>es Veredelaars hebben deze met succes gebruikt Verdelen voor klassiek resisten>e gen vs insect resisten>e Veredelen op geschiktheid biologische bestrijding

12 veredelen op alterna>eve gewasbescherming toepassing van kennis en innova-e

13 Metabole routes in planten: carbon alkaloids acylsugars terpenes toxicity flavonoids repellence

14 ecologisch of chemisch?

15 Waar sla je gespecialiseerde metabolieten op? Trichomen (klierharen)

16 Iden>fica>e van natuurlijke insec3ciden in trichomen en de onderliggende genen die een rol spelen in resisten3e tegen insecten!! response metabolite genes deployment

17 Vluch>ge stoffen uit wilde tomaat veranderen het gedrag van wiee vlieg S. habrochaites typicum +( attraction( )( treatment effect (%) empty pe typicum empty

18 GC- MS: causale stof is zingiberene 200 treatment effect (%) zingiberene 14 H 3 C H H zingiberene nt nt zingiberene nt

19 GC- MS: causale stof is 7- epizingiberene 200 treatment effect (%) zingiberene 14 H 3 C H H zingiberene nt nt zingiberene nt H H CH treatment effect (%) epizingiberene Henk Hiemstra, organic chemistry UvA nt nt epi-zingiberene nt Bleeker et al., 2011 Phytochemistry

20 Biosyntheseroute voor de produc>e van 7- epizingiberene <G*07-$!.<( )*+,-./,0*( )*+,-./,0*$1$4.645,0*( 4-,6I2( '789+,0*(:;<$='( *+(% )*+,-./,0*$1$ ,0*( &'(%! "1 $A$A$D''( ()(%! "1 $6*6E930*84*/*6( "1 $C$C$D''( ##''(% #'(%! "# $%&'(.*'(% ()(%! F# $;;''(! "# $;''(! "# $%&'(! "1 $6*6E930*84*/*6( ")(%! F# $230*84*/*6(! "# $)./.0*84*/*6( G70.6.-( AK(.J3236*2(( 6*6E930*84*/*6( '/01% Sallaud et al DXP-pathway IPP/DMAPP zfpp 7-epi-zingiberene Z-Z-FPS ZIS Bleeker et al., 2012 PNAS

21 7- epizingibereen maakt host plant onaantrekkelijk voor wiee vlieg A leaf surface zingiberene (ng/mg FW) a b b c 0 Moneymaker F2-141 F2-71 F2-7 PI B c c adult whitefly mortality (%) a a b 10 0 Moneymaker F2-141 F2-71 F2-7 PI Jan van Arkel C whitefly fecundity (nr of eggs/leaf) a ab b b b Bleeker et al., 2012 PNAS 0 Moneymaker F2-141 F2-71 F2-7 PI127826

22 Spintmijt popula>e ontwikkeling veel langzamer door 7- epizingiberene MAPP zfpp 7-e Z-Z-FPS ZIS Photo: Jan van Arkel transgenic S. lycopersicum: MKS1p:zFPS + MTS1p:ZIS (line 2) D 14 E 500 first generation second generation third generation fourth generation T. urticae fecundity (nr eggs/mite) nr of mites control ZIS 0 Moneymaker line 2 PI time (days after initial infection) Bleeker et al., 2012 PNAS

23 Verbeterde insect resisten>e met de sesquiterpeen biosynthese route van een wild familielid Iden>fica>on of defence compounds in trichomes and the underlying genes that play a role in resistance against insects!! repellence 7- epizingiberene trichome ShzFPS and ShZIS re- arm cul>vated tomato Bleeker et al., 2009 Plant Physiology Bleeker & Spyropoulou et al., 2011 Plant Molecular Biology Falara et al., 2011 Plant Physiology Bleeker et al., 2012 PNAS

24 Daunting or challenging? arms race

25 Gebruik maken van natuurlijk varia>e

26 een arms race tussen wetenschapper/veredelaar en het insect? Het vermogen van plaag om zich aan te passen is verbazingwekkend Never bet against the pathogen silver bullet solu>ons zijn waarschijnlijk niet duurzaam Onze hoop: iden>ficeren en toepassen van nieuwe resisten>es sneller dan het insect zich aan kan passen

27 Enorme investering in innovatie and technologie

28 Veredelen voor metabolite resisten3e is niet als veredelen voor R- gen resisten3e v metabolieten zijn toxisch, ook voor een plant v effect op mens, natuurlijke bestrijder, bestuivers v meer dan 1 gen v inter- connec>e verschillende biosyntheseroutes v metabolieten zijn kostbaar (carbon flux) v weefselspecifieke produc>e (trichomen) v regula>e v invloed van omgevingsfactoren v insecten kunnen snel resisten>e opbouwen (backup) v begrip van onderliggende mechanismen kan veredeling helpen de juiste beslissing te nemen

29 Universiteit van Amsterdam Afdeling Plantenfysiologie Green Life Sciences Michel Haring, Robert Schuurink, Ben Cornelissen photo: Jan van Arkel Afdeling Fytopathologie Enza Zaden Research & Development Karin Posthuma, Jeroen Rouppe vd Voort, Marcel van Diemen, Joep Lambalk