A Rhizoctonia-like Ceratobasidium sp. AG-A causing damping-off of Arachis pintoi

In de verborgen wereld onder de bodem vindt een constante onderhandeling plaats tussen planten en de microscopische schimmels die hen omringen. De meeste van deze schimmels zijn onschadelijke buren, of zelfs nuttige partners, die rustig leven op plantenwortels of vergaan organisch materiaal. Echter, onder de juiste omstandigheden kunnen sommige van deze schimmels hun gedrag veranderen, waarbij ze transformeren van passieve bewoners naar agressieve aanvallers die stengels doen rotten en jonge zaailingen doden. Een dergelijke groep schimmels, die vaak wordt verward met een berozere neef genaamd Rhizoctonia, omvat soorten die moeilijk alleen op het oog te identificeren zijn omdat ze er zo hetzelfde uitzien. Het onderscheid maken tussen hen vereist het kijken naar het aantal kernen binnen hun cellen en het analyseren van hun genetische code. Dit onderscheid is van groot belang voor boeren en tuiniers, omdat verschillende schimmelgroepen verschillende gewassen aanvallen, en weten welke het precies is die voor problemen zorgt, de enige manier is om het te stoppen.

In het begin van 2024 werd een gecertificeerde kwekerij in de staat São Paulo, Brazilië, geconfronteerd met een plotselinge en ernstige crisis met haar pinto-pinda-gewas. Deze specifieke pinda, bekend als Arachis pintoi, is een hardnekkige tropische plant die inheems is in Zuid-Amerika en geprezen wordt om haar vermogen om gedegradeerde weiden te herstellen en de bodemgezondheid te verbeteren. De kwekerij kweekte een populaire variëteit genaamd BRS Oquira, die wordt voortgeplant door het planten van kleine stengels in plaats van zaden. Plotseling begonnen de zaailingst trays te falen. De planten, die eigenlijk goed zouden moeten groeien, begonnen donkere, rottende stengels en wortels te ontwikkelen. Binnen enkele weken was de schade catastrofaal, met verliezen die meer dan negentig procent van de jonge planten overschreden. De kwekerijdrager zag hoe de eens zo vitale trays veranderden in een massa dode, verwelkte zaailingen, een fenomeen dat bekend staat als zaailingziekte (damping-off), waarbij de basis van de stengel rot en de plant instort.

Een team van onderzoekers van Embrapa, Brazilië's landbouwonderzoekscorporatie, werd ingeschakeld om de oorzaak te onderzoeken. Ze onderzochten de stervende planten onder een microscoop en vonden donkerbruine schimmeldraden die op het rottende weefsel groeiden. Deze draden hadden een specifiek vertakkingspatroon, waarbij ze onder scherpe rechte hoeken afbuigden, een kenmerk dat typerend is voor een groep schimmels die zowel de bekende Rhizoctonia als een minder bekende groep genaamd binucleaire Rhizoctonia omvat. Om de exacte boosdoener te identificeren, namen de wetenschappers monsters van de zieke planten en kweekten de schimmel in een laboratorium. Ze telden de kernen, of de commandocentra binnen de schimmelcellen, en ontdekten dat elke cel precies twee kernen bevatte. Dit bevestigde dat de schimmel tot de binucleaire groep behoorde, die nu wordt geclassificeerd onder het geslacht Ceratobasidium.

Om zeker te zijn van de identiteit, extraheerden de onderzoekers het DNA uit de schimmel en sequentieerden ze een specifiek genetisch gebied. Wanneer zij deze genetische code vergeleken met een enorme database van bekende schimmels, wezen de resultaten duidelijk naar een specifieke groep die bekend staat als AG-A. Deze genetische vingerafdruk plaatste de schimmel in een stamboom naast andere stammen die wortelrot in pinda's in China veroorzaken, wat suggereert dat deze pathogeen niet uniek is voor één locatie maar mogelijk wijdverspreid is onder pinda-gewassen. De onderzoekers moesten vervolgens bewijzen dat deze specifieke schimmel inderdaad degene was die de pinto-pinda's doodde, en niet slechts een toevallige voorbijganger. Ze zetten een gecontroleerd experiment op, waarbij ze gezonde pinto-pinda-stengels namen en deze in verse grond plantten. Ze inoculeerden één set trays met de geïsoleerde schimmel, terwijl ze een andere set ongemoeid lieten als controlegroep.

De resultaten waren beslissend. Binnen zeven dagen begonnen de planten die aan de schimmel werden blootgesteld, dezelfde verkleuring en rotting aan de basis van de stengel te vertonen als gezien in de kwekerij. Tegen de vijftiende dag waren achtenentachtig procent van de geïnoculeerde planten gestorven, terwijl slechts tien procent van de niet-blootgestelde planten stierf, voornamelijk door natuurlijke wortelfouten. De onderzoekers namen vervolgens de schimmel uit de nieuw gestorven planten en kweekten deze opnieuw, waarmee ze bevestigden dat het dezelfde organisme was waarmee ze waren begonnen. Deze cyclus van isolatie, infectie en her-isolatie voldeed aan de standaard wetenschappelijke vereisten om te bewijzen dat de schimmel de werkelijke oorzaak van de ziekte was.

Deze ontdekking markeert de eerste keer dat deze specifieke schimmel, Ceratobasidium sp. AG-A, gerapporteerd wordt als oorzaak van zaailingziekte bij pinto-pinda's. Hoewel een soortgelijke schimmel eerder op andere gewassen in Brazilië is gezien, en een andere soort Rhizoctonia in het verleden losjes werd geassocieerd met pinto-pinda's, is dit het eerste bevestigde geval waarbij deze specifieke genetische groep deze specifieke plant aanvalt. De bevindingen suggereren dat deze schimmel mogelijk gebruikelijker is in de pinda-productie dan voorheen werd aangenomen, waarbij zij mogelijk overspringt van andere gastheren of haar gedrag verandert door veranderingen in de omgeving. Na de diagnose implementeerde de kwekerij strikte beheersmaatregelen, waaronder het behandelen van de plantstengels met een fungicide, het verwijderen van besmette grond en het verplaatsen van de zaailingst trays naar gebieden met meer direct zonlicht en minder continu water geven. Deze stappen stopten de uitbraak succesvol, waardoor de verliezen tot verwaarloosbare niveaus werden teruggebracht. De zaak dient als een herinnering dat zelfs hardnekkige, inheemse planten kwetsbaar zijn voor microscopische verschuivingen in de schimmelwereld, en dat precieze identificatie de eerste stap is naar het beschermen van onze voedselvoorziening.