U bent ongetwijfeld op de hoogte van de schade die schimmels kunnen toebrengen aan uw planten en gewassen, en u hebt waarschijnlijk al ooit ondervonden hoe moeilijk het is om infecties onder controle te houden. Ze veroorzaken ook schade op wereldschaal.
In een artikel in Frontiers in Microbiology dat in 2019 is gepubliceerd, bespreken auteurs Fausto Almeida, Marcio L. Rodrigues, en Carolina Coelho ″het nog steeds onderschatte probleem van schimmelziekten wereldwijd," verwijzend naar hun rol in zowel menselijke als plantenziekten.
Elk jaar gaat wereldwijd een derde van de voedselgewassen verloren door ziekten die door schimmels worden veroorzaakt.
Om een voorbeeld te geven van de omvang van het probleem, laten we eens kijken naar de situatie van tarwe - het grootste voedselgewas ter wereld - en gerst - het zesde grootste.
Misschien bent u al bekend met roest, de ziekte die uw planten kan bedekken met een roodachtige, "korstige" laag, die op uw kleren afkomt als u er langs strijkt.
Welnu, er zijn 3 verschillende soorten roest die tarwe- en gerstgewassen aantasten, en naar schatting gaat alleen al door deze drie soorten meer dan 5 miljard euro per jaar verloren aan infectie.
Hoewel u waarschijnlijk niet te maken krijgt met een vernietiging op dezelfde schaal, zult u in uw tuin waarschijnlijk wel te maken krijgen met schimmelziekten, waarvan sommige verwoestend kunnen zijn voor uw gewassen of sierplanten.
Aangezien deze organismen moeilijk te bestrijden kunnen zijn, is de kans groot dat u op een bepaald moment uw toevlucht zult moeten nemen tot het gebruik van schimmelbestrijdingsmiddelen.
Gezien de grote verscheidenheid aan producten die beschikbaar zijn, zult u, als u in het verleden succes hebt gehad met één bepaald type, dit wellicht graag blijven gebruiken - misschien zelfs als preventieve maatregel.
Door echter consequent dezelfde chemische behandeling te gebruiken, loopt u het risico dat u resistentie tegen schimmels veroorzaakt.
Schimmels ontwikkelen resistentie tegen een chemische stof door mutatie. En als ze zich voortplanten, zullen hun nakomelingen ook diezelfde mutatie hebben, waardoor een populatie van resistente schimmels ontstaat.
Niet alleen zal de chemische stof de ziekte in uw tuin niet langer onder controle houden, maar de resistentie kan zich verspreiden over de hele schimmelpopulatie en een bedreiging vormen voor het gebruik van een bepaald product in de landbouw - of zelfs voor het medische gebruik van fungiciden in dezelfde klasse.
Ons doel is dat dit artikel u laat zien hoe u kunt variëren met de schimmelwerende chemicaliën die u in de tuin gebruikt, in een poging om te voorkomen dat dit gebeurt.
U realiseert zich misschien niet dat planten hun eigen immuunsysteem hebben, en een aantal verschillende ziekteverwekkers kunnen afweren.
Plantenveredelaars maken al duizenden jaren gebruik van dit natuurlijke proces.
Formele plantenveredeling begon pas in het midden van de 18e eeuw, toen de monnik Gregor Mendel systematisch erwten kweekte en de aanwezigheid van genen afleidde.
Hij publiceerde de resultaten van zijn werk in 1865 - voor een zeer ondankbare wereld. Zozeer zelfs dat zijn medemonniken na zijn dood zijn onderzoekspapieren verbrandden!
Wetenschappers ontdekten pas specifieke genen voor de weerstand tegen plantenziekten toen Harold Flor in 1941 zijn baanbrekende onderzoek publiceerde. Zijn theorieën leidden tot grote vooruitgang in de veredeling van planten om resistent te zijn tegen bepaalde ziekteverwekkers.
Ondanks al onze inspanningen ontwikkelen ziekteverwekkers echter vaak resistentie tegen de bestrijdingsmechanismen van de plant. Dat is waar fungiciden om de hoek komen kijken.
Slimme telers ontdekten al in het begin van de 19e eeuw dat ze chemicaliën zoals zwavel konden gebruiken om plantenziekten te bestrijden. Veel van deze chemicaliën zijn echter ook giftig voor mensen.
Idealiter willen we dat bestrijdingsmiddelen het doelorganisme doden zonder een schadelijk effect te hebben op mensen, huisdieren, bijen, vissen en andere soorten wilde dieren.
Mycologen en plantenziektekundigen bestuderen de genen en het metabolisme van schimmels, en hebben specifieke biochemische processen geïdentificeerd die niet voorkomen in mensen of andere organismen uit het dieren- of plantenrijk.
Dat klinkt als perfectie! Het doden van schimmels, terwijl ze alle andere organismen met roest laten.
Een dergelijke logisch gerichte aanpak heeft echter een keerzijde.
Fungiciden worden ontwikkeld om bepaalde biochemische processen, "doelsites" genaamd, te verstoren. Sommige chemische stoffen richten zich op 1 specifiek proces, zoals bijvoorbeeld de synthese van de celwand.
In het bovenstaande voorbeeld, als een schimmels een genetische mutatie ontwikkelt waardoor de biochemische processen die betrokken zijn bij de celwandsynthese kunnen doorgaan ondanks de chemische toepassing, wordt het organisme resistent.
Als de chemische stof die u gebruikt slechts op 1 locatie in de schimmels werkt, kan het organisme vaak vrij snel resistentie ontwikkelen.
Voortdurende toepassing van hetzelfde fungicide zal ertoe leiden dat de gemuteerde - of resistente - leden van de populatie zich zullen handhaven en voortplanten. Na voldoende tijd zal de resistente schimmelstam in de meerderheid zijn.
Een manier om dat schadelijke proces minder waarschijnlijk te maken, is het afwisselen van chemicaliën die gericht zijn op verschillende manieren om de schimmels te doden.
Hoe moet je uitzoeken hoe je dat moet doen?
Gelukkig zijn wij hier om te helpen.
Ten eerste is er de Fungicide Resistance Action Committee (FRAC), een organisatie die alle in de handel verkrijgbare fungiciden in groepen indeelt op basis van hun werkingsmechanisme - of de manier waarop ze de schimmels aanpakken.
Fungiciden in elke groep krijgen ook een FRAC-code.
Elke groep kan opties bevatten die zeer verschillend zijn qua chemische structuur, maar die schimmels op dezelfde manier doden, door op dezelfde doelplaats in te werken.
In het FRAC zijn momenteel 16 groepen opgenomen, plus enkele waarvan de werkingswijze onbekend is.
Van bijzonder belang is de M-groep - voor multisite fungiciden. In tegenstelling tot de chemische stoffen met één specifieke target site, werken deze op meerdere targets tegelijk.
Door gelijktijdig in te grijpen op verschillende biochemische processen, wordt het voor een schimmels veel minder waarschijnlijk om resistentie te ontwikkelen. Daarvoor zou de schimmels alle noodzakelijke mutaties tegelijkertijd moeten ontwikkelen.
Deze factoren betekenen dat de multisite-fungiciden een uitstekende keuze zijn, niet alleen om af te wisselen met fungiciden die een hoog risico op resistentie hebben, maar ook om er tegelijkertijd mee te spuiten.
Als u weet dat resistentie een probleem is of kan zijn met een bepaald chemisch product, kunt u een plan ontwikkelen om verbindingen af te wisselen, hetzij met verbindingen die multisite zijn, hetzij met verbindingen die een andere werkingswijze hebben.
Deskundigen van IPM-programma's (Integrated Pest Management) aan universiteiten of van de landbouwcommissarissen van de staat kunnen u helpen bij het selecteren van geschikte fungiciden die als alternatief kunnen worden gebruikt.
Een absoluut cruciaal principe is het vermijden van continu gebruik van fungiciden met hetzelfde werkingsmechanisme.
U mag bijvoorbeeld propiconazool niet vervangen door tebuconazool. Zoals u kunt zien aan het woord ″azool″ in hun namen, zijn deze chemische stoffen nauw verwant en hebben ze hetzelfde werkingsmechanisme.
En als de term "azool" u vaag bekend in de oren klinkt, komt dat omdat veel van de antischimmelmiddelen die worden gebruikt om schimmelinfecties bij mensen te behandelen, deze "azoolgroepen" bevatten.
In feite worden veel van deze geneesmiddelen al tientallen jaren in de landbouw gebruikt. Maar dit is geen goed idee, in het huidige tijdperk van multidrug-resistentie.
De FRAC richt zich op fungiciden die problemen hebben, of waarschijnlijk zullen krijgen, met resistentie bij de ziekteverwekkers die ze moeten uitroeien.
Om te bepalen of een organisme al dan niet resistentie ontwikkelt tegen een bepaalde verbinding, spelen heel wat factoren een rol.
Sommige organismen kunnen tientallen jaren met succes worden behandeld zonder resistentie te ontwikkelen tegen een bepaald fungicide. Andere, zoals Botrytis cinerea of grauwe schimmels, kunnen resistent worden in het eerste seizoen dat het middel wordt gebruikt.
Selectiedruk is de formele term die wordt gebruikt wanneer de herhaalde toepassing van een chemische stof een organisme ertoe brengt resistentie te ontwikkelen tegen die stof.
Om Meer technisch wordt deze term gebruikt wanneer het fungicide de oorspronkelijke populatie doodt, maar geen effect heeft op de veranderde (of gemuteerde) populatie die resistent is geworden.
Sommige schimmels produceren een- of tweemaal per jaar sporen, terwijl andere (zoals Botrytis cinerea) gedurende het hele seizoen herhaaldelijk sporen produceren. Schimmels die zich snel voortplanten hebben meer kans om een resistente populatie te ontwikkelen dan organismen die zich langzamer voortplanten.
Sommige schimmels zijn in staat de chemische stoffen in deze producten te ontgiften. In sommige gevallen gebruiken ze hetzelfde mechanisme dat onze levers gebruiken om toxische stoffen te ontgiften.
In andere gevallen werken de fungiciden niet totdat het organisme de chemische stof omzet in een actieve vorm. Als het organisme daarmee ophoudt, zal de verbinding niet werken.
Zoals bij de meeste organismen het geval is, hebben schimmelcellen pompen die chemische stoffen uit de cellen transporteren.
Af en toe passen deze zich aan om een grote hoeveelheid van het fungicide uit de cel te pompen, waardoor de concentratie in de cel daalt tot een niveau dat laag genoeg is om niet meer dodelijk te zijn.
Verscheidene klassen van moderne synthetische schimmelbestrijdingsmiddelen zijn veel minder giftig voor de mens dan die uit vorige tijdperken, maar er is een groter risico dat ze resistente schimmelpopulaties voortbrengen.
Een paar van deze worden hieronder beschreven.
Tot deze groep van chemische stoffen behoren de fungiciden die ″azolen″ bevatten, zoals hierboven vermeld. Het zijn remmers van de sterolbiosynthese.
Deze groep omvat tientallen chemicaliën die zeer doeltreffend zijn bij de behandeling van ziekten die een breed scala van gewassen aantasten - en sommige worden gebruikt om schimmelinfecties bij de mens te behandelen.
Waarom is deze groep zo specifiek? Hij is gericht tegen een biochemisch proces dat schimmels gebruiken bij de vorming van celmembranen.
Celmembranen in verschillende soorten organismen zijn vergelijkbaar in hun basisstructuur. Hun afzonderlijke bestanddelen kunnen echter verschillen.
De belangrijkste bestanddelen van celmembranen zijn vetmoleculen, waaronder sterolgroepen (denk aan cholesterol).
Welnu, schimmels maken geen cholesterol. In locatie daarvan maken ze een gelijkaardige verbinding, lanosterol genaamd.
En deze chemische stoffen remmen het enzym dat een sleutelreactie uitvoert bij de aanmaak van dit sterol (lanosterol demethylase, om precies te zijn).
Vandaar de naam, demethyleringsremmers.
Deze verbindingen zijn in de jaren negentig ontwikkeld en werden destijds beschouwd als "fungiciden met een laag risico". Ze zijn gericht tegen het vermogen van een organisme om energie te produceren.
Ze zijn zeer specifiek en richten zich alleen tegen schimmels. Er is echter maar één bepaalde verandering - of mutatie - in het DNA nodig om resistentie tegen deze groep chemische stoffen te veroorzaken.
In de praktijk betekent dit dat een populatie schimmels die met een van de producten uit deze groep is behandeld, betrekkelijk gemakkelijk resistentie ontwikkelt.
En wat het nog erger maakt is dat de leden van deze groep (FRAC code 11) kruisresistent zijn. Resistentie tegen 1 van deze chemicaliën stelt het organisme in staat resistent te worden tegen alle chemicaliën in deze groep.
Dit maakt het van cruciaal belang om dit type fungicide te laten rouleren, of idealiter te mengen met een product dat we momenteel beschouwen als een product met een "laag risico" op resistentie en ze beide toe te passen.
Een opmerking van voorzichtigheid: hoewel uit het onderzoek blijkt dat strobilurines alleen schimmels aantasten, bleek uit studies op de hersencellen van muizen dat deze verbindingen verontrustende cellulaire veranderingen kunnen veroorzaken.
Onderzoekers van de University of Noorden Carolina School of Medicine ontdekten dat muizencellen die met dit soort fungicide werden behandeld, op een vergelijkbare manier reageerden als de cellen van mensen met autisme en aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer.
Laboratoriumstudies zoals deze blijken vaak niet de situatie in de echte wereld na te bootsen wanneer ze in vivo (d.w.z bij mensen) worden bestudeerd, maar het onderzoek suggereert dat voorzichtigheid gerechtvaardigd zou kunnen zijn.
Sommige pathogenen hebben een veel hoger risico op het ontwikkelen van resistentie dan andere. Veel van de soorten met een hoog risico veroorzaken ernstige ziekten in landbouwgewassen zoals tarwe en gerst.
In de moestuin is het belangrijk om op de hoogte te zijn van ziekteverwekkers met een hoog risico en de noodzaak om te voorkomen dat regionale schimmelpopulaties resistentie ontwikkelen. Overmatig gebruik van dezelfde fungicidebehandeling kan niet alleen de werkzaamheid in onze eigen tuinen verminderen, maar kan ook een nadelig effect hebben op aangrenzende tuinen en lokaal geteelde commerciële gewassen.
Veelvoorkomende soorten schimmels die hoveniers kunnen tegenkomen zijn de volgende:
Enkele van de meest grondige aanbevelingen voor het rouleren van fungiciden zijn afkomstig van het Geïntegreerd Pest Management (IPM)-programma van de University of California. Het kennen van de FRAC MOA-code voor het werkingsmechanisme, zoals hierboven vermeld, is een belangrijk startpunt voor het ontwikkelen van uw rotatieplan.
FRAC biedt een tabel met alle in de handel verkrijgbare fungiciden en hun FRAC-codes. De belangrijkste overweging is om opeenvolgende behandelingen met hetzelfde werkingsmechanisme te vermijden. Hun aanbevelingen voor de behandeling van Botrytis (grijze schimmels) op aardbeien worden als volgt beschreven:
Naast de synthetische fungiciden die gewoonlijk worden gebruikt, zijn er ook micro-organismen die schimmels remmen die als fungiciden kunnen worden gebruikt. Ze worden biofungiciden genoemd.
FRAC somt verschillende micro-organismen op die effectief kunnen werken in het veld, waaronder soorten van de schimmels Trichoderma en de bacterie Bacillus amyloliquefaciens. We zijn dit artikel begonnen door te praten over hoe planten zichzelf kunnen verdedigen.
Veel van deze afweermechanismen kunnen ook worden geïnduceerd door fragmenten van microbiële cellen. Planten hebben het vermogen ontwikkeld om deze fragmenten als potentiële bedreigingen te herkennen en hun immuunrespons op te voeren wanneer ze ermee worden geconfronteerd.