Projectnieuws Plantenpester van de maand december: Curtobacterium flaccumfaciens, de veelkleurige bacterie

De zomer van 1921 nabij Redfield, South Dakota. Een ongekende ziekte raast over de bonenvelden (Phaseolus vulgaris). De kweker vertelt de onderzoeker dat dezelfde ziekte het jaar voordien ongeveer 90% van zijn bonenteelt vernietigde. Hij heeft zijn velden geplant met bonenzaden die hij uit de oogst had gesorteerd. En nu is al zowat een kwart van de bonenplanten weerom verloren. De onderzoeker is Florence Hedges, een wetenschappelijk medewerker van de prominente USDA bacterioloog Erwin F. Smith die een aanzienlijk aandeel heeft in aantonen dat bacteriën oorzaak kunnen zijn van plantenziekten. Hij is ook een opmerkelijk persoon van zijn tijd omdat hij vrouwen de kans geeft om in wetenschap te werken. Nadat ze afstudeerde aan de Universiteit van Michigan in 1990 en aan de slag kon in het Smith lab, werd Hedges het onderzoek over bonenziekten toevertrouwd. Zij isoleert een Gram-positieve bacterie uit de aangetaste bonenplanten waarmee ze aan de postulaten van Koch voldoet. Die ziekmaker is nu gekend als Curtobacterium flaccumfaciens. De naam van de bacterie past er perfect bij: het is een kleine staafjesbacterie die planten doet verwelken.

De bacteriesoorten in Curtobacterium worden aangetroffen in verschillende ecosystemen over heel de aardbol, maar toch vooral op planten en in de bodem. Ze zijn opmerkelijk actief in de omzetting van bladafval naar de typisch bruine bosgrond. Onze interesse is Curtobacterium als oorzaak van economisch belangrijke plantenziekten. Curtobacterium flaccumfaciens is de enige soort in Curtobacterium die planten kan ziek maken.

Curtobacterium flaccumfaciens heeft een gevarieerd uitzicht op kweekmedia en in genetische analyse. De bacterie vertoont wel een uitgesproken voorkeur om planten ziek te maken. Daarom wordt ze ingedeeld in pathogene varianten, kortweg pathovars (pv.). De vier belangrijke pathovars zijn:

In China werden nog twee pathovars gepubliceerd maar die hebben nog geen formele erkenning: pv. beticola, oorzaak van bladvlekken van suikerbiet en pv. basellae, die vlekken veroorzaakt op de bladgroente malabar spinazie (Basella rubra).

Curtobacterium flaccumfaciens is een slapende oude vijand die ontwaakt is. Het meest geducht is pv. flaccumfaciens (Cff). Door certificeringprogramma's van zaaizaad was die bacterie in de VS zo goed als verdwenen tegen het begin van de jaren 1980. Dertig jaar later worden nieuwe, heel schadelijke varianten waargenomen in alle bonenstaten van de VS. Cff verhuist ook naar Zuid-Amerika met zware impact op de bonenteelt, ondermeer in Brazilië. En de jongste jaren vertoont Cff zich ook in het nabije Oosten (Iran, Turkije), waar ze op de deur van de EU klopt.

De grootste aantasting veroorzaakt Cff op Phaseolus boon (links, van Howard F. Schwartz op Bugwood.org), maar de bacterie maakt ook Vigna boon ziek en, meest recent, soja (midden, van Embrapa infoteca Brazil). De bacterie is veelkleurig op cultuurmedium (rechts, van Robert Harveson University of Nebraska).

Verzilveringsziekte veroorzaakt door pv. betae werd oorspronkelijk in de jaren 1950 vastgesteld op rode biet in het VK. Na bijna 60 jaar afwezigheid wordt de ziekte plots ontdekt in de officiële veldproeven van suikerbietrassen in België. Onderzoek in ILVO toont aan dat de bacterie aanwezig is in de zaden van ouderlijnen voor de hybriderassen van de veredelaars. In de suikerbietteelt heeft de ziekte vooralsnog weinig impact (Foto van verzilverde biet, A. Wauters, IRBAB).

Pathovar oortii werd voor het eerst geïdentificeerd in de jaren 1960 in Nederland als oorzaak van geelpok op tulp (foto van WUR). Door een verscherpte keuring wordt de ziekte nu nog sporadisch waargenomen in de tulpenbollenteelt. Echter recent werd door het ILVO Diagnosecentrum aangetoond dat de bacterie ook oorzaak is van bodemgeel van leliebollen waardoor misvormde planten ontstaan.

Na de aanvankelijke waarneming in 1948, werd tegen het einde van de jaren 1950 pv. poinsettiae vrij algemeen in de VS aangetroffen in de teelt van Euphorbia pulcherimma, beter gekend als de kerstster. Ook nu vertoont de bacterie zich nog steeds in de belangrijke sierteeltstaten aan de oostkust. Van daar uit kwam ze zo'n 10 jaar geleden in jonge planten in de EU terecht. De ziekte werd opgemerkt in enkele kwekerijen in Slovenië en Duitsland. Na de opruiming zijn er geen nieuwe meldingen meer geweest. (foto van Margery Daughtrey, Cornell University)

De verspreidingswegen van de bacterie bemoeilijken een effectieve beheersing: pv. flaccumfaciens en pv. betae worden met de zaden doorgegeven, pv. oortii verbergt zich in tulpenbollen en pv. poinsettiae in stekken. Cff kan levend en schadelijk blijven in de resten van een besmette bonenteelt. Beheersing veronderstelt voornamelijk het gebruik van gecertificeerde zaden en uitgangsmateriaal en het aanhouden van teeltwisseling. De jongste jaren werd Cff in de VS echter ontdekt op bladeren van andere plantensoorten die in rotatie met boon worden geteeld, zoals maïs, tarwe, luzerne en zonnebloem.

Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens is gereguleerd als quarantaine plantenpest in de EU, wat impliceert dat de insleep en verspreiding op het grondgebied van de EU moet worden verhinderd. In het verleden werd Cff wel eens sporadisch aangetroffen in enkele lidstaten maar de jongste jaren zijn er geen meldingen meer. Een merkwaardige situatie deed zich wel in 2011 voor in Duitsland. De bacterie werd er toen opgemerkt in meerdere sojarassen in een veldproef die was aangelegd om hun geschiktheid in het Duitse klimaat na te gaan. Cff is een prioritaire plantenpest in het bacteriologisch programma van het Europees Referentie Laboratorium Plantengezondheid. Ook in het Euphresco programma wordt onderzoek uitgevoerd. Beide projecten worden in 2021 aangevat. Ze behandelen alle pathovars van Curtobacterium flaccumfaciens uit hun gangbare waardplanten, uit andere plantensoorten en andere ecosystemen. De onderzoeksteams zullen zich toeleggen op accurate diagnose, moleculaire identificatie en virulentie in boon- en sojarassen. Opsporing in zaadloten is het speerpunt voor detectie, aangezien zaden de belangrijkste route zijn voor insleep in de EU. ILVO heeft de leidende rol in beide programma’s.

Foto’s. De varianten van Cff tonen hun veelkleurigheid ook op geïnfecteerde bonen. Van Robert Harveson, University of Nebraska.