Invloed van polyploïdisatie op biotische en abiotische stress tolerantie in appel (Malus x domestica)

Wereldwijd, hebben biotische en abiotisch stress factoren een negatieve invloed op de productie van diverse gewassen. In dit opzicht is het noodzakelijk om inzicht te verwerven in de mechanismen achter een natuurlijke planteigen resistentie. Deze kennis kan vervolgens gebruikt worden om specifieke teeltmaatregelen te nemen of nieuwe duurzame resistente gewassen te ontwikkelen.

Polyploïden, zijn organismen met twee of meer chromosoom sets en zijn alomtegenwoordig in het plantenrijk. Hun natuurlijke abundantie bewijst dat polyploïdie een adaptief voordeel verleent aan de planten. Ook bij artificieel geïnduceerd polyploïde planten hebben verschillende studies een verhoogde resistentie aangetoond tegen biotische en abiotisch stress relatief tegen hun minder ploïde voorgangers.

De belangrijkste doelstelling van dit project is bepalen of kunstmatige polyploïdisatie in staat is om de natuurlijke afweermechanismen van appel te verbeteren tegen droogte en appelschurft (Venturia inaequalis).

In eerste instantie werd een selectie gemaakt van een aantal diploïde genotypes die een breed bereik beschreven in tolerantie/gevoeligheid tegen droogte en appelschurft. Deze genotypes werden vervolgens artificieel verdubbeld. Hieruit verkregen we uiteindelijk vier genotypen in tetraploïde vorm.

In een volgende stap werden deze genotypen onderworpen aan droogte- en schimmelstress om het effect van polyploïdisatie op de tolerantie na te gaan. Uit de resultaten bleek dat de tetraploïden onder hetzelfde niveau van watergebrek in de bodem een hogere stomatale geleidbaarheid, bladwaterinhoud en fotosynthesesnelheid vertoonden. Dit was echter ook gecorreleerd met een kleiner totale bladoppervlakte, waardoor het effect op de stressparameters ook gedeeltelijk ecofysiologisch te verklaren valt. Wat betreft de invloed op de tolerantie tegen de biotische stressfactor, werd een duidelijk genotype afhankelijk effect waargenomen. Uit de resultaten kon worden afgeleid dat tetraploïde gevoelige genotypen een licht hogere tot gelijkaardige gevoeligheid vertoonden tegen appelschurft relatief tegen hun diploïde voorgangers, terwijl de tetraploïde Rvi6 resistente genotypen een beduidend hogere tolerantie vertoonden.

De impact van polyploïdisatie werd ook nagegaan op fysiologisch en moleculair vlak. Uit deze aanpak leerden we dat polyploïdie voornamelijk beduidende morfologische en fysiologische verschillen teweegbrengt. En deze kunnen in relatie gebracht worden met de geobserveerde verschillen in tolerantie tegen biotische en abiotische stress. De opheldering van deze mechanismen heeft ook ons inzicht verbeterd in de natuurlijke stressresistentie.

Uiteindelijk werd aangetoond dat het gebruik van polyploïdie in appel mogelijk een verhoogde tolerantie oplevert tegen appelschurft en droogte en hiermee de kans op een goede opbrengst onder stresscondities verhoogt, maar het is even belangrijk om rekening te houden met de opbrengst onder de dominerende controle omstandigheden.