Tholen -Weinig onderwerpen roepen meer controverse op dan genetische modificatie. Meningen van voor- en tegenstanders buitelen in het publieke debat over elkaar heen. En dan is er ook nog de discussie of het gebruik van nieuwe veredelingstechnieken – waaronder bijvoorbeeld CRISPR-Cas - eigenlijk wel GGO (genetisch gemodificeerd organisme)-gewassen oplevert. Wereldwijd lijkt er consensus te zijn dat deze nieuwe veredelingstechnieken niet gereguleerd hoeven te worden maar het Europese Hof van Justitie oordeelde in juni 2018 dat de gewassen die zijn verkregen met cisgenese en ‘gene-editing’ onder de GGO -regelgeving vallen. Daardoor moet er een kostbaar en langdurig traject worden doorlopen om de gewassen te laten voldoen aan de vergunning- en toelatingsplicht om ze in de markt te introduceren.
Deze uitspraak werpt een barrière op voor het gebruik van deze technieken en zorgt ervoor dat ze in de praktijk in Europa niet worden toegepast. En dat is jammer blijkt uit onze gesprekken met onderzoekers die zich bezighouden met het bestrijden van ernstige plantenziekten in aardappel, banaan en citrus. De algemene teneur is dat cisgenese en ‘gene-editing’ wellicht niet de enige oplossing in het bestrijden van ziekten zullen zijn, maar dat ze zeker een goede, duurzame en lange-termijn bijdrage kunnen leveren.
Duurzaam tegen phytopthora
Een van die lastig te bestrijden plantziekten is Phytophtora in aardappel. “Het is niet zo dat we voor de bestrijding van Phytophtora niet zonder genetische modificatie kunnen want er is nog altijd een scala aan gewasbeschermingsmiddelen die de ziekte tot op zekere hoogte onder controle kunnen houden. Maar uit oogpunt van duurzaamheid is het veel beter om rassen resistent te maken tegen ziekte dan voort te gaan met het huidige intensieve gebruik van gewasbeschermingsmiddelen,” zegt René Custers, regulatory & responsible research manager bij VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie). Dergelijke resistenties zijn met cisgene technieken of ook via klassieke veredeling te introduceren.
Resistenties stapelen
Via klassieke veredeling is intussen een beperkt aantal aardappelrassen op de markt gekomen die resistenties tegen phytophtora hebben. De vraag is echter hoe duurzaam de resistenties zijn. “Het is heel moeilijk om via de klassieke weg echt veel resistenties te stapelen.”
René verwacht dat de klassiek veredelde rassen die nu op de markt komen één of hooguit twee goed werkende resistentiegenen bezitten. Het vergt resistentiemanagement om te voorkomen dat deze resistenties doorbroken worden. Resistentie-genen verschillen in aangrijpingspunt binnen Phytophtora en in werkingsspectrum. Daarom geldt dat hoe meer resistentiegenen met verschillende aangrijpingspunten een ras bevat en hoe breder het werkingsspectrum van deze tegen de verschillende Phytophtora-stammen is, hoe kleiner de kans dat de resistenties doorbroken worden. Bij het gebruik van slechts een of twee resistentie-genen al eventueel bijkomend gebruik van gewasbeschermingsmiddelen nodig zijn om doorbreking van resistentie te voorkomen.
Rechtstreeks genen toevoegen
Cisgenese –het via moderne genetische technieken introduceren van natuurlijke resistentie-genen- kan veel voordelen bieden ten opzichte van klassieke veredeling. “Het voordeel van cisgenese is dat je rechtstreeks meerdere resistentie-genen kunt toevoegen aan bestaande rassen die hun waarde hebben bewezen en waar veel kennis bestaat over de verwerking van die rassen. Dan zal het veel makkelijker zijn om de resistente variant van zo’n ras in de markt te introduceren zodanig dat het ook een serieus marktaandeel krijgt.”
Bij klassieke resistentieverdeling moet vanaf nul een nieuwe ras worden opgebouwd dat niet alleen Photophtora moet kunnen weerstaan, het nieuwe ras moet ook op allerlei andere eigenschappen goed scoren: zo moet er bijvoorbeeld worden gezorgd voor een goede opbrengst, moet het liefst weinig gevoelig zijn voor aaltjes en moeten de verwerkingseigenschappen en bakkwaliteit optimaal zijn. Naast cisgenese zijn er recent nog nieuwere technieken aan het arsenaal van de veredelaar toegevoegd: de zogenoemde ‘gene-editing’, waarmee het mogelijk is geworden ook nog andere vormen van resistentie tegen Phytophtora in aardappel te introduceren.
Markttoelating onzeker
Echter de cisgene en ‘gene-edited’ rassen worden beschouwd als GGO en moeten daardoor een langdurig en kostbaar markttoelatingsproces doorlopen. “De uitkomst van de markttoelatingsprocedure in Europa is heel onzeker omdat EU lidstaten echt politiek stemmen in dit verhaal.”
Het maakt de praktische toepassing van cisgenese en ‘gene-editing’ erg lastig en in de praktijk blijkt klassieke veredeling momenteel de meest haalbare route. In Europa is er onder wetenschappers en veredelaars nog veel discussie over de gevolgen van een recente uitspraak van het Europese Hof van Justitie, die de GGO-status van dergelijke gewassen lijkt te bevestigen. “Het is de vraag of de wetenschappers en de bedrijven rond dat punt echt gehoor gaan krijgen in Europa.”
Vanuit wetenschappelijk oogpunt is er weinig reden toe om rassen waarin een of twee lettertjes in het DNA zijn veranderd of waarin natuurlijke resistentie-genen zijn geïntroduceerd, anders te behandelen dan gewassen verkregen uit klassieke veredeling besluit René.
Bananen
Bananen worden ook op grote schaal blootgesteld aan ziektes die lastig te bestrijden zijn. Genetische modificatie kan en zal zeker een bijdrage leveren aan de bestrijding van bijvoorbeeld de Panamaziekte en Black Sigatoka, maar om tot een duurzame bananenteelt te komen, is er veel meer aan innovatie en diversificatie nodig observeert Gert Kema, buitengewoon hoogleraar tropische fytopathologie bij de Universiteit Wageningen. “De technieken zijn zeer hoopgevend en daar gaan we zeker gebruik van maken. Een gewas als banaan is daar ook zeer geschikt voor.” Ondanks alle positieve kanten van genetische modificatie roept Gert op niet alleen daar op te focussen, maar de aandacht te richten op het gehele teeltsysteem omdat niet alle problemen met genetische modificatie kunnen worden opgelost.
Genen in kaart brengen
Voor wat betreft de Panamaziekte is in Australië een resistentiegen uit wilde banaan in de Cavendish banaan – de meest gegeten bananen-variant- geplaatst en op de proefvelden blijkt deze resistentie al jarenlang houdbaar. “Dat is een hele belangrijke proof of concept,” zegt Gert. Dit is in het geval van een schimmel die zich via de bodem verspreidt een hoopvol teken voor toepassing in het veld. Hoewel veelbelovend, legt deze resistentie ook een probleem bloot. Het is het allereerste resistentie-gen dat in banaan geïdentificeerd is. Gert constateert dat er tot heden weinig aandacht is besteed aan het genetisch in kaart brengen van de banaan en de ziekten. “Als je iets wil modificeren, moet je wel weten wat je moet modificeren. Voor banaan moet al het basiswerk nog gebeuren, maar voor Panamaziekte is er een begin.”
Unieke resistentie
Tot halverwege de vorige eeuw werden voornamelijk bananen van het ras Gros Michel gegeten. Tot de Panamaziekte, veroorzaakt door een Fusarium schimmel, wereldwijd voor grote problemen zorgde en bananenplantages vernietigde. De telers stapten en masse over op het Cavendish ras omdat deze bananen-variant een goede resistentie heeft tegen de zogenaamde Race 1 Fusarium stammen die Gros Michel aantastten. “De resistentie tegen deze stammen houdt nog steeds stand en dat is een uniek voorbeeld van duurzame resistentie. In de landbouw komt het bijna niet voor dat resistenties het zo lang uithouden. ” En hoewel de Cavendish lange tijd standhoudt tegen R1 stammen, blijkt deze banaan niet bestand tegen de onlangs beschreven Fusarium odoratissimum, de zogenaamde Tropical Race 4 (TR4). “Dit is echt een nieuwe soort die zich aan het vestigen is in heel veel landen en een enorme bedreiging is.”
Black sigatoka
Voor de bananenziekte Black Sigatoka ligt het nog wat lastiger dan voor de Panamaziekte omdat voor deze ziekte nog geen enkel resistentiegen is geïdentificeerd. “Als de basis nog niet is gelegd, moet je daar toch echt eerst mee beginnen.” En dat is een kwestie van het toepassen van klassieke genetica om de genen in kaart te brengen. Daarbij speelt ook een rol dat de Black Sigatoka veroorzakende schimmel een enorm dynamische pathogeen is, die resistenties waarschijnlijk snel kan omzeilen. “Dat kun je veel beter met veredeling aanpakken door te diversifiëren, maar op dit moment is nog niet één resistentiegen in kaart gebracht. We moeten wel realistisch blijven.”
Monocultuur
Een ander aspect dat een rol speelt bij het aanpakken van deze bananenziektes, is dat de Cavendish banaan vrijwel de enige bananen-variant is die wordt geteeld voor de export. “Dat is uit landbouwkundig opzicht een ramp,” geeft Gert aan. “ Van Ecuador tot aan de Filipijnen wordt een en dezelfde kloon geteeld.” Dat zo vaak voor de Cavendish gekozen wordt, heeft onder andere met consumentenvoorkeuren te maken, met conservatisme in de sector en ook met het krachtenspel van supermarkten. Gert benadrukt dat het bestrijden van ziekten met genetische modificatie alleen, niet leidt tot de genetische diversiteit die zo belangrijk is om dit probleem duurzaam aan te pakken. Hij waarschuwt dat hoewel genetische modificatie een belangrijke bijdrage kan leveren, het ook kan leiden tot het in stand houden van de monocultuur en pleit voor meer diversificatie –het maken van meerdere rassen- zodat er voor de consument keuze ontstaat en er ook aandacht komt voor aspecten als opbrengst en smaak.
Innovatie in teelt
Om te komen tot een duurzamere bananenteelt, is ook innovatie van het teeltsysteem nodig, observeert Gert. Al ongeveer een eeuw worden bananen op dezelfde wijze geteeld terwijl ook bewezen is bij andere gewassen dat vernieuwing van het teeltsysteem kan bijdragen aan het verminderen van bijvoorbeeld water- en voedingsstoffengebruik. “Ik denk dat daar gigantisch veel te winnen is.”
Een voorbeeld is de proef die Wageningen Universiteit heeft gedaan met de teelt van bananen op substraat van steenwol en kokosnootvezels. Dit is ook een manier om de Panamaziekte te slim af te zijn, besmetting vindt onder andere plaats via de grond en die wordt hier niet gebruikt. “In feite til je het gewas gewoon boven zijn probleem uit,” voegt Gert toe. Een ander voordeel van de substraatteelt is dat de eenjarige teelt het mogelijk maakt het volgende jaar een ander ras te kiezen wat de genetische diversiteit ten goede komt. Naast alle genetische oplossingen kijkt Wageningen Universiteit ook of de problemen niet op andere manier kunnen worden aangepakt.
Huanglongbing
Een relatief jong probleem in enkele van de grootste citrusregio’s –ontdekt in 2004 in Brazilië- is Huanglongbing (HLB) ook bekend als citrusgreening, een ziekte die citrusbomen dusdanig kan aantasten dat de vruchtproductie van een boom afneemt en waardoor de vruchten een slechte smaak krijgen. HLB heeft de productie van citrus in een aantal landen in Azië, Afrika, op het Indiase subcontinent en het Arabische schiereiland ernstig aangetast en heeft geleid tot het verlies van miljoenen citrusbomen. De ziekte heeft inmiddels ook de Verenigde Staten bereikt waar vooral de productie van citrus in de staat Florida is aangetast. Dat HLB een probleem van enorme omvang is, wordt bevestigd door Megan Dewdney, plant patholoog bij de Universiteit van Florida. “De laatste cijfers laten een achteruitgang van 70% in de productie van perssinaasappelen in Florida zien, vergeleken met de topproductie uit begin jaren 2000,” vertelt Megan.
Geen eenvoudige oplossing
Hoewel er veel onderzoek wordt verricht naar het behandelen en voorkomen van deze ziekte, geeft Megan aan dat er nog geen eenvoudige oplossing is. “We verwachten dat als het goede genetische doelwit is gevonden, genetische modificatie een van de manieren zou kunnen zijn om deze ziekte te bestrijden. De sector is echter voorzichtig in het toepassen van GGO vanwege de zorgen die consumenten hebben over het gebruik van deze technieken.” Megan ziet een verschuiving in de publieke opinie. Waar in het verleden de consument weinig belang hechtte aan het gebruik van genetische modificatie, lijkt nu door onwetendheid en verkeerde informatie de eindgebruiker zich meer en meer af te keren van het gebruik van deze technieken.
Meerdere fronten
Momenteel wordt in het onderzoek naar HLB gekozen voor een aanpak op meerdere fronten. Zo is er ook aandacht voor het op peil houden van de gezondheid van de boom waarbij de focus ligt op het irrigeren en bemesten van de boom om het verlies aan wortels –dat een van de symptomen van citrusgreening is- te compenseren. “ Deze oplossingen zijn pleisters op de wonde, het zijn geen lange-termijn oplossingen.”
Er wordt ook onderzoek gedaan naar de toepasbaarheid van het inpakken van de boom in insectenwerende constructies of netten. Dit is vooral in de eerste jaren van de citrusboom erg belangrijk zodat de boom een goede basis kan opbouwen. “De boom zal nog steeds vatbaar zijn, maar de achteruitgang zal minder snel zijn,” legt Megan uit. Als een boom in zijn eerste levensjaar wordt geïnfecteerd, zal hij nooit voldoende fruit produceren om winstgevend te kunnen zijn. Als de infectie plaats vindt tussen het derde en vijfde levensjaar, is er een kans dat de boom nog winstgevend wordt. Bij een latere infectie kan er met de boom nog winst gemaakt worden maar is het niet meer het lange-termijn gewas dat citrus normaalgesproken is. Gezonde bomen kunnen wel 30 tot 50 jaar mee. Een door HLB aangetaste boom zal ongeveer 20 jaar fruit produceren afhankelijk van het moment van infectie.
Resisenties
Een mogelijke andere route om aan citrus greening te ontkomen, is het zoeken naar citrus rassen die resistent zijn voor de ziekte. “Een van de problemen daarbij is dat er weinig resistenties kunnen worden gevonden in het huidige citrus waardoor er moet worden teruggegrepen op voorouders van de huidige citrusrassen,” geeft Megan aan. Dit is een tijdrovend proces. Het feit dat citrus een smalle genetische basis kent, waarbij bijna alle rassen op dezelfde vier citrus hybriden zijn gebaseerd, is een complicerende factor. Ook de toepassing van genetische modificatie bij het creëren van nieuwe rassen wordt onderzocht. “Het is een van de zaken die we verkennen en mogelijk kan het een lange-termijn oplossing bieden,” besluit Megan.
Dit artikel verscheen eerder in editie 4, 33e jaargang van vakblad AGF Primeur. Zie hiervoor www.agfprimeur.nl.
Voor meer informatie:
René Custers
rene.custers@vib.be
Gert Kema
gert.kema@wur.nl
Megan Dewdney
mmdewdney@ufl.edu