In het project DuRPh van Wageningen UR worden bestaande aardappelrassen door middel van cisgenese en stapeling van R-genen resistent gemaakt tegen de aardappelziekte. In dit artikel worden de principes van DuRPh uitgelegd en de aanpak en eerste resultaten gepresenteerd

Boonekamp, P.M.

Haverkort, A.J.

Struik, P.C.

Visser, R.G.F.

Dutch

Wageningen Yield 

Pagina 119Gewasbescherming  jaargang 41, nummer 3, juni 2010
Mededelingenblad van de Koninklijke Nederlandse Plantenziektekundige Vereniging
[A
R
T
I
K
E
L
Duurzame resistentie tegen 
Phytophthora: DuRPh, een update
Anton Haverkort, Piet Boonekamp, Evert Jacobsen, Paul Struik en Richard Visser
Wageningen UR
Inleiding
In 2006 startte Wageningen UR het tienjarige 
project DuRPh (Duurzame Resistentie tegen 
Phytophthora). In dit project worden bestaande 
aardappelrassen door middel van cisgenese en 
stapeling van R-genen resistent gemaakt tegen 
de aardappelziekte. Deze bijdrage wil de lezer 
op de hoogte brengen van de noodzaak van 
beschikbaarheid van resistente aardappelrassen 
hier en in ontwikkelingslanden, de vorderingen 
en aandachtspunten rond deze inspanning. 
De aardappel wordt tegenwoordig in bijna alle 
landen van de wereld geteeld. Uitzonderingen 
zijn slechts die gebieden waar het jaarrond te 
warm of te koud is. In 2005 was het areaal ruim 
20 miljoen hectare met een totale productie van 
ruim 320 miljoen ton. Na tarwe (630 Mt) en rijst 
(608 Mt) is het in omvang van de verse produc-
tie het derde gewas voor menselijke consump-
tie. Er wordt wereldwijd wel meer maïs geteeld 
(725 Mt) maar veel daarvan dient als veevoer en 
sinds kort ook voor bioethanolproductie. 
Gedurende de laatste veertig jaar veranderde 
het aardappelareaal mondiaal nauwelijks door-
dat de daling van het areaal in de ontwikkelde 
landen (vooral in Oost-Europa) werd gecom-
penseerd door een verdrievoudiging van het 
areaal in ontwikkelingslanden. Hierdoor is het 
aardappelareaal nu groter in ontwikkelingslan-
den dan in ontwikkelde landen, een trend die 
zich ook in de komende jaren zal doorzetten 
(figuur 1). 
De afname in de ontwikkelde landen, met name 
in Oost-Europa, komt doordat aardappel niet 
langer als diervoer wordt gebruikt, en omdat 
het (lagere) menselijke aardappelconsumptie-
patroon van West-Europa overgenomen is. De 
oorzaken voor de snelle toename in ontwik-
kelingslanden zijn de prominente plek die de 
aardappel inneemt in de veranderende con-
sumptiepatronen, de hoge efficiëntie waarmee 
het aardappelgewas hulpbronnen benut, de 
technologische ontwikkelingen in pootgoed en 
chemische industrie en de ecologische niche 
die de winterteelt van aardappel in Azië heeft 
gevonden tussen twee rijstteelten in. 
De maatschappelijke kosten van 
Phytophthora infestans
Meer dan 400 jaar geleden is de aardappel 
door de Spanjaarden naar Europa gebracht en 
deze heeft langzamerhand in bepaalde stre-
ken granen als belangrijkste voedsel verdron-
gen. De aardappelziekte, veroorzaakt door de 
oömyceet Phytophthora infestans, kwam niet 
meteen mee. Mogelijk kwam dat doordat de 
ziekte in het oorsprongsgebied in Peru toen nog 
niet voorkwam. Misschien was de oorzaak dat 
eventueel aangetaste knollen onderweg verrot-
ten, of omdat de introductie van de aardappel 
in Europa middels zaad plaats vond. Versprei-
ding van de teelt in Noord-Amerika bracht het 
gewas in contact met de ziekte vanuit Mexico. 
Halverwege de 19e eeuw vond herintroductie 
plaats, maar nu uit Noord-Amerika. Tegelijk met 
de aardappel kwam nu de ziekte wél mee en 
verspreidde zich razendsnel over Europa en van 
daaruit naar de rest van de wereld. De jaarlijkse 
Figuur 1. Trends in aardappelarealen sinds 1960 
(bron: FAOStat).
Pagina 120 Gewasbescherming  jaargang 41, nummer 3, juni 2010
Mededelingenblad van de Koninklijke Nederlandse Plantenziektekundige Vereniging
[A
R
T
I
K
E
L
schade en kosten samenhangend met de ziekte 
belopen in Nederland meer dan € 100 miljoen. 
Extrapolatie van deze schade en kosten naar de 
rest van de wereld resulteert in een bedrag van 
meer dan € 10 miljard per jaar. Het merendeel 
van deze maatschappelijke kosten treft ontwik-
kelingslanden. In westerse landen is de ziekte 
verantwoordelijk voor meer dan 10% van het 
energiegebruik van de teelt en in Nederland 
voor meer dan 50% van de chemische middelen 
gebruikt in de landbouw. In ontwikkelingslan-
den daalt door de ziekte vaak de benutting van 
land en water met meer dan de helft. 
In september 2009 ondertekenden de algemeen 
directeuren van het International Potato Center 
(CIP, Lima, Peru), van International Projects 
of Cornell University (CU, Ithaca, New York, 
USA) en de Plant Sciences Group van Wagenin-
gen UR een intentieverklaring om samen te 
werken binnen DuRPh, in eerste instantie in 
Oost-Afrika. CIP en CU werken al samen in Azië 
maar de resistentieveredeling door middel van 
genetische modificatie vindt daar plaats met 
een selectiemerker (kanamycine) en op basis 
van één enkel R-gen uit S. bulbocastanum, wat 
duidelijk zijn beperkingen heeft. CIP en CU zien 
dan ook grote meerwaarde in het samen met 
WUR hanteren van de DuRPh-principes. Omdat 
de geschiedenis geleerd heeft dat resisten-
ties die gebaseerd zijn op enkele genen zeker 
doorbroken worden, vinden we binnen DuRPh 
dat er naar gestreefd moet worden om ook in 
ontwikkelingslanden het concept van dyna-
mische rassen te introduceren gekoppeld aan 
cisgenese, op eenzelfde wijze als we dit nastre-
ven in Europa.
De principes van DuRPh
Het uitbreken van de aardappelziekte ruim 150 
jaar geleden gaf een impuls aan de aardappel-
veredeling. Er werd voornamelijk steeds een 
enkel gen uit S. demissum ingekruist om een 
nieuw resistent ras te maken, maar als dat een 
aantal jaren op wat grotere schaal werd geteeld 
werd de resistentie steeds doorbroken door 
inwaaien van een compatibel pathotype of door 
mutatie van de ziekteverwekker. Inkruisen van 
andere R-genen is mogelijk maar met alle nood-
zakelijke brugkruisingen is dat een langdurig 
proces zoals de creatie van de rassen Toluca en 
Biogold (ontwikkelingstijd 46 jaar, figuur 2) laat 
zien. Let wel, het stapelen van meerdere R-ge-
nen is nog ingewikkelder en langzamer. Samen 
met de maatschappelijke kosten van de aardap-
pelziekte was dit een belangrijke reden voor de 
overheid om DuRPh te financieren. 
DuRPh hanteert de volgende principes: 
Het gaat om genetische modificatie waarbij 1. 
we R-genen uit wilde soorten kloneren en 
die met A. tumefaciens overbrengen naar 
bestaande rassen.
DuRPh gebruikt alleen genen uit soorten die 2. 
met S. tuberosum kruisbaar zijn en gebruikt 
ook geen selectiemerker zoals kanamycine: 
dus een cisgene benadering met als product 
een ras met alleen aardappeleigen genen.
De oude– sommige rassen zoals Bintje en 3. 
Russet Burbank zijn al meer dan 100 jaar 
oud – raseigenschappen blijven behouden 
wat heel wenselijk is, omdat vervanging niet 
eenvoudig is. Daartoe selecteren we uit de 
geregenereerde plantjes alleen de resistente 
planten die identiek zijn aan de uitgangsras-
sen (zogenaamd ‘true to type’).
Om het in het verleden snel optredende 4. 
doorbreken van resistentie te voorkomen, 
stapelen we een aantal (drie tot vijf) R-
genen van verschillende soorten die tot 
verschillende genclusters behoren. 
Om de kans op resistentieverlies verder te 5. 
verminderen zetten we een resistentiebe-
heer-strategie op waarin R-genen in plaats 
en tijd strategisch worden ingezet. Sets van 
genen kunnen soms (tijdelijk) worden te-
ruggetrokken en later opnieuw en in nieuwe 
Figuur 2. Schema van de interspecifieke 
brugkruisingsactiviteiten met Phytophthora-resistente 
S. bulbocastanum bij Wageningen UR en 
veredelingsbedrijven leidend tot twee rassen met het 
breed-spectrum-resistentiegen Rpi-blb2. 
Pagina 121Gewasbescherming  jaargang 41, nummer 3, juni 2010
Mededelingenblad van de Koninklijke Nederlandse Plantenziektekundige Vereniging
[A
R
T
I
K
E
L
combinaties ingezet worden al naar gelang 
het virulentiespectrum van de heersende 
Phytophthora-populatie. 
Het continu monitoren van de 6. Phytophtho-
ra-populatie op mogelijke veranderingen in 
het virulentiespectrum en adequate bestrij-
ding van Phytophthora als dit optreedt, is 
onderdeel van een te ontwikkelen Decision 
Support System (DSS) om duurzaamheid 
van de resistenties te behouden. 
We communiceren zoveel mogelijk over 7. 
de noodzaak, aanpak en resultaten zodat 
belanghebbenden hun eigen mening over 
deze vorm van genetische modificatie kun-
nen vormen. 
Het uitbaten van het intellectueel eigen-8. 
dom van patenten zal plaatsvinden via het 
kwekersrecht waarbij een deel naar WUR 
zal worden geleid om ook in de toekomst 
detectie en kloneren van nieuwe R-genen 
mogelijk te maken. 
Aanpak en eerste resultaten
Uit aardgasbaten is € 10 miljoen vrijgemaakt 
voor een periode van 10 jaar (2006-2015) om een 
programma uit te voeren met de volgende vijf 
projecten: 
a) Kloneren van resistentiegenen
Na kruising van een resistente plant van een 
wilde soort met een vatbare plant van dezelfde 
soort worden nakomelingen uit zaad verkregen. 
Als deze zich uitsplitsen in vatbare en resistente 
zaailingen concluderen we dat een R-gen zich 
uitsplitst, waarna deze gekloneerd kan worden. 
Figuur 3 toont de tot nu toe gekloneerde kandi-
daatgenen.
b) Transformeren
Hier worden gekloneerde R-genen – al dan niet 
gestapeld en alléén voor het onderzoek van 
een selectiemerker voorzien – met de vector A. 
tumefaciens overgebracht naar bestaande rassen 
(Première, Désirée en Aveka). Na regeneratie 
wordt getest of alle resistentiegenen ook indivi-
dueel een resistentiereactie geven. Figuur 4 laat 
de stand van zaken tot medio 2009 zien. 
c) Selectie
In dit project wordt gekeken of de resistentie 
tot expressie komt en of er geen storende vari-
atie optreedt tussen verschillende plantende-
len (somaclonale variatie). Dit gebeurt in het 
lab, kas en in veldproeven. Vermeerdering van 
pootgoed wordt gedaan in gaaskassen en op het 
veld in het noorden van het land op een poot-
goedbedrijf. Figuur 5 laat het ‘dambordeffect’ 
zien van resistente en gevoelige planten op een 
proefveld. 
Figuur 5. Veldproef met Première in 2008 (nog met 
selectiemerker en enkelvoudig R-gen), vooraan (met 
blad) getransformeerd, linksachter het wildtype, drie 
weken na inoculatie met P. infestans.
Kloneren van genen (Map-based)
Soort Resistentiegenen
Solanum demissum R1,R2, R3a, R3b
Solanum bulbocastanum Rpi-blb1, Rpi-blb2, Rpi-blb3
Solanum venturii Rpi-vnt1
Solanum papita Rpi-pta1
Solanum stoloniferum Rpi-sto1
Solanum ? Rpi-abpt, R2-achtig
Figuur 3. Resistentiegenen die nu al gekloneerd zijn uit 
genoemde wilde soorten.
Constructen met selectiemerker
•	 Rpi-blb1
•	 Rpi-blb2
•	 Rpi-blb3
•	 R3a
•	 Rpi-sto1	
•	 Rpi-blb1 + Rpi-blb2
•	 Rpi-blb1 + R3a
•	 Rpi-sto1 + R3a
•	 Rpi-sto1 + Rpi-blb3
Constructen zonder selectiemerker
•	 R3a
•	 Rpi-sto1 + Rp1-blb3 + R3a
Figuur 4. Voorbeelden van enkelvoudige en gestapelde 
R-gencassettes in het DuRPh-project (situatie juli 2009).
Pagina 122 Gewasbescherming  jaargang 41, nummer 3, juni 2010
Mededelingenblad van de Koninklijke Nederlandse Plantenziektekundige Vereniging
[A
R
T
I
K
E
L
d) Resistentiebeheer
Dit vindt op twee manieren plaats. 
Het creëren van een dynamisch ras, dat wil 1. 
zeggen planten met verschillende combina-
ties van R-gencassetes in hetzelfde ras. Door 
variatie van de verschillende R-gencassetes 
binnen het ras op verschillende plaat-
sen en tijdstippen is het ras ten aanzien 
van Phytophthora-resistentie dynamisch 
gemaakt. Om te weten welke R-genen ef-
fectief ingezet kunnen worden en om ze 
weer terug te trekken als er (te veel) R-genen 
van de cassette doorbroken zijn moet de 
Phytophthora-populatie gevolgd worden. 
Er is geen oneindige hoeveelheid R-genen 
beschikbaar, dus we moeten zuinig zijn op 
de beperkte voorraad. 
Door te voorkomen dat er 2. Phytophthora-
populaties ontstaan die de resistentiegenen 
kunnen gaan doorbreken doordat ze mute-
ren in hun avirulentiegenen. Toetsen worden 
opgezet om dergelijke mutaties in veldiso-
laties te kunnen opsporen. Dit is mogelijk 
doordat steeds meer moleculaire kennis van 
de grote aantallen verschillende avirulen-
tiegenen (of effectoren) van Phytophthora 
beschikbaar komt en we inmiddels platforms 
hebben voor grootschalige multiplex-DNA-
toetsen. Worden de mutanten op het veld 
gevonden, dan wordt via een gekoppelde 
Decision Support System (DSS) de juiste  
bestrijdingsstrategie gekozen. 
e) Communicatie 
Hier laten we zien aan belanghebbenden zoals 
consumenten, beleidsmedewerkers, politici, 
natuurorganisaties, boeren, kweekbedrijven en 
industrie wat we doen en waarom. Het is dan 
aan een ieder om zich een mening te vormen 
over de hier geschetste aanpak. 
Ten slotte
Het huidige project kost € 1 miljoen per jaar. Als 
het principe blijkt te werken en als de wetgeving 
gunstig is voor cisgenese kunnen commerciële 
bedrijven samen met Wageningen UR voor een 
fractie van dat bedrag hun rassen upgraden. 
Uitgangspunt is dat de inzet van fungiciden met 
80% kan dalen en dat nog slechts tactisch hoeft 
te worden ingegrepen om het doorbreken van re-
sistentie – waar die kans bestaat – tegen te gaan 
om er op die manier zo lang mogelijk profijt van 
te hebben. 
Verder lezen
 
Haverkort AJ, Struik PC, Visser RGF & Jacobsen 
E (2009) Applied Biotechnology to Combat 
Late Blight in Potato Caused by Phytophthora 
infestans. Potato Research 52: 249-264
Aardappels, Phytophthora en 
genetische modificatie: het 
begin van een mening
Ton Rotteveel
E-mail: a.j.w.rotteveel@minlnv.nl
Inleiding
Genetische modificatie is een ‘hot potato’ die 
voor veel discussie zorgt: technisch, emotioneel, 
maatschappelijk en politiek. Eén van de spelers 
op het GGO-veld is de Commissie Genetische 
Modificatie, hier verder COGEM. Deze commis-
sie adviseert het ministerie van VROM inzake 
vergunningen voor genetisch gemodificeerde 
organismen (GGO). De redactie van Gewasbe-
scherming vroeg de COGEM een artikel te schrij-
ven over de Phytophthora-resistente aardappel 
in relatie tot regelgeving. De COGEM besloot 
geen artikel te schrijven, maar het wel toe te jui-


Duurzame resistentie tegen Phytophthora: DuRPh, een update

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Wageningen Yield

Name not available