Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Luc Stevens, Theo van der Lee en Carolien Zijlstra, 9 december 2016

Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Luc Stevens, Theo van der Lee en Carolien Zijlstra, 9 december 2016

Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Definities Wat is bekend uit onderzoek? Monitoring van plant-respons op elicitors Monitoring van gezondheidstatus van plant Monitoring van ziekten en plagen Wat is mogelijk in de praktijk? Wat wil de praktijk? 2

Definities Plantweerbaarheid Vermogen tot verdediging Capaciteit van een plant om te reageren op een verstoring door schade te weerstaan en door snel te herstellen Vermogen om minder vatbaar te zijn voor ziekten en plagen Sensoren = instrumenten om te monitoren... instrumenten om te voorspellen...? 3

Sensors for plant resilience Sensors = instruments to monitor... Sensors instruments to predict...? Plant resilience: capacity of a plant to respond to a perturbation by resisting damage and by fast recovering.? Plant response reporter 4

Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Definities Wat is bekend uit onderzoek? Monitoring van plant-respons op elicitors Monitoring van gezondheidstatus van plant Monitoring van ziekten en plagen Wat is mogelijk in de praktijk? Wat wil de praktijk? 5

Induced plant resistance R/FR 6

Systemic acquired resistance (SAR) SA-biosynthese (ICS1; chloroplast) Virulente infectie SA SA NPR3 NPR4 NPR1 Genexpressie plantweerbaarheid PR1, PR2, etc. Elicitor Avirulente primaire infectie Herkenning van pathogeen moleculen Mobiel SAR-signaal Me Ac DNA chromatine Epigenetische regulatie Priming 7

Sensing the SAR response Expression of PR-proteins Enzyme assays (~ in principle general applicable) PR-2: ß-1,3-glucanase, substrate laminarin PR-3: chitinase RNA-expression (sequence specific) PR-1 Salicylic acid expression (Ric de Vos et al) Determination of damage caused by the pathogen 8

Uitgangspunt (werkhypothese) 9

10

Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Definities Wat is bekend uit onderzoek? Monitoring van plant-respons op elicitors Monitoring van gezondheidstatus van plant Monitoring van ziekten en plagen Wat is mogelijk in de praktijk? Wat wil de praktijk? 11

Chlorophyl Fluorescentie als indicatie voor stress in planten fluorescence sunlight O 2 Gezond 4e - C hl 2H O 2 CO 2 heat 4H + CO 2 C H O 2 + H O 2 Stress

Voorbeeld van vroegtijdig kunnen detecteren van stress Example of visually no damage: detected damage in real time Colour table of F v /F m After a few hours

Voorbeeld van vroegtijdig kunnen detecteren van stress Colour table of F v /F m

Test met Cyclamen planten op Botrytis Gezond Geïnfecteerd Ziek Zwaar ziek

Kleur

efficiëntie van fotosynthese F v / F m 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0

Kleur olifantsoren

Verminderde fotosynthese olifantsoren

Welke plant heeft een betere kwaliteit?

In rechter plant is stress zichtbaar Droogtestress in klimop Zichtbaar gemaakt in minder dan 0.8 seconden!

Kwantificering van schade via beeldbewerking

No damage visual by eye But one of them is damaged!! Do you know which one?

The left one is damaged! F v /F m F v / F m 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0

Monitoring of abiotic stress 0h 24h of cold stress 48h cold stress

More than meets the eye (Septoria Leaf Blotch) 6.000.000 (pixels) x 65.536 (gray values per pixel) x 7 (image overlays pixel to pixel) x time (non-destructive, remote sensing) pre-symptomatic phase (early measurement)

Is het meten van plantweerbaarheid mogelijk? Definities Wat is bekend uit onderzoek? Monitoring van plant-respons op elicitors Monitoring van gezondheidstatus van plant Monitoring van ziekten en plagen Wat is mogelijk in de praktijk? Wat wil de praktijk? 27

Detection: macro- and micro scaleetection and quantification: Imaging On-site: LAMP Real-time PCR Luminex Next Generation Sequencing

Monitoring diseases in a greenhouse is like searching for a needle in a haystack Sven Sachsalber searching for a needle in a haystack in Paris.

Monitoring op ziekten efficient in 2 stappen: 1. Macro-scale monitoring: het gehele gewas wordt globaal gescand op ziekte indicatoren tot een plek wordt geidentificeerd die speciale aandacht verdient 2. Micro-scale monitoring: (delen van de) geidentificeerde planten worden nader bekeken met DNA of serologische detectietoetsen 30

Producten voor macro schaal monitoring CF camera Multispectrale beeldsensor Thermocamera? Electronische neus? 31

32

33

Conclusies Plantweerbaarheid is een moeilijk begrip Meten van SAR respons is mogelijk Voor het meten van plantweerbaarheid is meer inzicht nodig om te weten wat je moet meten bij welke omstandigheden De twee staps monitoring in Gezonde Kas maakt het mogelijk ziekten aan te tonen nog voor symptomen zichtbaar zijn CF Camera maakt het mogelijk stress waar te nemen als dat met het blote oog nog niet waarneembaar is Stress zal onder bepaalde omstandigheden een kenmerk van plantweerbaarheid kunnen zijn Het is belangrijk te weten wat de wensen zijn van de praktijk

Website www.gezondekas.eu

Thanks for your attention Thanks for your attention Thanks for your attention

Sensors for plant resilience? Huidmondjes dicht bij droogte>minder fotosynthese Epigenetische resistentie induceren door moederplant te belagen (bijv met rupsen die plant opvreten. Nakomelingen zijn resistent tegen die rupsen door methylering DNA ofzo). Meer FR in het lichtspectrum verhoogt gevoeligheid voor meeldauw, doordat genen betrokken bij SAR responsen inactief raken. 37