Phytophthora phyllosphaerae sp. nov., a novel oomycete species associated with orchid black rot

In de vochtige, overvolle kassen waar orchideeën worden gekweekt, slaat een stille vijand vaak toe. Deze prachtige bloemen zijn kwetsbaar voor een groep microscopische organismen die oömyceten worden genoemd. Hoewel ze op schimmels lijken, zijn ze eigenlijk nauwer verwant aan algen. Onder hen is een genus bekend als Phytophthora bijzonder berucht omdat het "zwarte rot" veroorzaakt, een ziekte die bladeren en stengels verandelt in zachte, donkere, ontbindende massa's. Omdat deze organismen zich gemakkelijk verspreiden onder natte omstandigheden en erg veel op elkaar kunnen lijken, is het identificeren van de exacte soort die een gewas aanvalt moeilijk. Dit is van belang omdat verschillende soorten verschillende behandelingen kunnen vereisen, en zonder te weten wat de specifieke boosdoener is, kunnen kwekers tijd en geld verspillen aan ineffectieve oplossingen. Jarenlang hebben wetenschappers verschillende soorten erkend die deze rot veroorzaken, maar de volledige lijst van aanvallers blijft incompleet, met velen die waarschijnlijk onopgemerkt aanwezig zijn binnen de uitgestrekte orchideeënpopulaties van de wereld.

Een team onderzoekers in Thailand heeft onlangs een van deze verborgen aanvallers ontdekt en beschreef een gloednieuwe soort Phytophthora die ze Phytophthora phyllosphaerae noemden. De ontdekking begon toen wetenschappers zieke Vanda-orchideeën verzamelden in een kwekerij in de provincie Nakhon Pathom. De planten vertoonden de klassieke tekenen van zwarte rot: waterrijke plekken die snel bruin en zwart werden, wat uiteindelijk leidde tot het afvallen van de bladeren. Door het organisme zorgvuldig te isoleren van de rand van het gezonde en het aangetaste weefsel, verkreeg het team twee zuivere culturen, die ze V19 en V20 noemden. Om te begrijpen wat ze hadden gevonden, vertrouwden ze niet alleen op hoe het organisme er onder een microscoop uitzag. In plaats daarvan analyseerden ze de genetische code van het pathogeen over zes verschillende secties van zijn DNA. Deze genetische kaart plaatste het nieuwe organisme stevig binnen een specifieke familiegroep bekend als clade 7, die andere plantenpathogenen bevat, maar het toonde aan dat V19 en V20 voldoende verschillend waren om als een aparte soort te worden beschouwd.

De onderzoekers kweekten het nieuwe organisme vervolgens in het laboratorium om te zien hoe het zich gedraagt. Ze ontdekten dat het het beste gedijt op roggekorrels en V8-sapagar, en snel groeit bij temperaturen tussen de 25 en 30 graden Celsius. Wanneer ze probeerden het organisme te dwingen om reproductieve structuren, ook wel sporangia genoemd, te produceren, gebruikten ze een speciale truc: het plaatsen van gezonde orchideeënbladeren in een niet-steriele bodemextract. Onder deze omstandigheden produceerde het organisme langwerpige, ovale zakjes die geen klein kapje of papilla aan het uiteinde hadden. Deze zakjes bleven aan de steel bevestigd, zelfs nadat ze volgroeid waren, een eigenschap die helpt om ze te onderscheiden van andere vergelijkbare soorten. Het team mat deze structuren nauwkeurig en stelde vast dat de zakjes van de ene isolaat iets langer en smaller waren dan die van de andere, maar beide waren langwerpiger dan die van zijn dichtstbijzijnde bekende verwanten. Ondanks hun beste inspanningen vonden de wetenschappers geen bewijs voor seksuele voortplanting, wat betekent dat ze niet konden bepalen hoe het organisme paren of of het een specifieke partner nodig heeft om zich voort te planten.

Om te zien hoe gevaarlijk dit nieuwe pathogeen is, testte het team het op verschillende soorten orchideeën en verschillende delen van de planten. Ze ontdekten dat de ziekte niet alle orchideeën op dezelfde manier aantast. Wanneer ze de bladeren van Vanda- en Cattleya-orchideeën inoculeerden, ontwikkelden de planten de bekende symptomen van zwarte rot. Echter, wanneer ze de bladeren van Dendrobium-orchideeën testten, gebeurde er niets; die bladeren bleven gezond. De bloemen vertelden een ander verhaal: Cattleya-bloemen werden bruin en Dendrobium-bloemen verwelkten, maar Vanda-bloemen vertoonden geen enkel teken van ziekte. Dit suggereert dat het nieuwe pathogeen kieskeurig is over welke delen van welke planten het kan infecteren, een detail dat cruciaal is voor kwekers die proberen hun specifieke gewassen te beschermen.

Ten slotte testten de onderzoekers manieren om de ziekte te stoppen. In het laboratorium stelden ze het nieuwe pathogeen bloot aan een veelvoorkomend chemisch fungicide genaamd dimethomorf, en het stopte het organisme volledig met groeien. Ze testten ook verschillende stammen van nuttige bacteriën, specifiek Bacillus en Streptomyces. De Bacillus-bacteriën waren zeer effectief en halveerden de groei van het pathogeen, terwijl de Streptomyces-bacteriën een veel zwakker effect hadden, waarbij de groei met slechts ongeveer een vijfde werd verminderd. Toen ze deze tests naar een kasomgeving verplaatsten, bleven de resultaten standhouden. Planten die behandeld waren met het Bacillus-product of het chemische fungicide ontwikkelden veel kleinere laesies dan de onbehandelde planten. Interessant genoeg bleek het toepassen van de bacteriële behandeling zowel vóór als na de infectie beter te werken dan het toepassen ervan pas nadat de ziekte was begonnen. Deze nieuwe soort, Phytophthora phyllosphaerae, voegt een belangrijk stukje toe aan de puzzel van orchideeënziekten, waardoor wetenschappers en kwekers een duidelijker doelwit voor identificatie krijgen en een beter begrip krijgen van hoe ze de dreiging die het vormt kunnen beheersen.