Voedselzekerheid is een groeiende uitdaging, zeker in het licht van klimaatverandering en toenemende voedselbehoefte. Die voedselzekerheid komt nog meer in gevaar door een ogenschijnlijk mooi plantje met paarse bloemen: Striga. Deze plant wordt niet voor niets heksenkruid genoemd. De zaden van de Strigaplant sluimeren in de grond totdat hun kieming op gang wordt gebracht door strigolactonen, specifieke plantenhormonen die door de wortels van planten, waaronder mais, in de bodem worden afgescheiden. Na kieming dringt Striga de wortel van mais binnen om daarna als een vampier de voedingsstoffen en water van het graan af te tappen waardoor soms hele oogsten mislukken.

De plant komt voor in grote delen van Afrika en vormt een enorme bedreiging voor de productie van graangewassen als rijst, sorghum en mais.

Harro Bouwmeester, hoogleraar Plantenhormoonbiologie aan de UvA, doet al jaren onderzoek naar de oorzaken van de Striga-plaag. ‘Tot wel 60 procent van de landbouwgrond in Afrika is besmet met het zaad van dit parasitaire onkruid, wat resulteert in verliezen bij de productie van sorghum, gierst, mais en rijst van in totaal meer dan 10 miljoen ton graan. Striga bedreigt daarmee de voedselvoorziening van zo'n 300 miljoen Afrikanen’, aldus Bouwmeester.

Ontdekking resistente maislijn

Het onderzoeksteam heeft een nieuwe mogelijke basis voor resistentie tegen Striga gevonden. Gek genoeg lijkt een Noord-Amerikaanse maislijn de oplossing voor de plaag in Afrika te leveren. Promovendus Changsheng Li analyseerde in het lab van een heel stel verschillende maïslijnen de strigolactonen. De Noord-Amerikaanse bleek een nogal ander mengsel van strigolactonen in de bodem af te scheiden dan de meeste andere lijnen en bleek daardoor minder vatbaar voor Striga te zijn. ‘Onderzoek naar het mechanisme hierachter liet vervolgens zien dat een van de genen verantwoordelijk voor de biosynthese van strigolactonen in deze maislijn minder actief is’ legt Bouwmeester uit. ‘Dat mechanisme willen we nu gebruiken om deze Striga-resistentie te introduceren in de mais die in Afrika groeit’.

Afrikaanse mais resistent maken

De komende twee jaar gaat Bouwmeester met een ERC Proof of Concept beurs daarvoor samenwerken met onderzoekers van het International Maize and Wheat Improvement Centre (CIMMYT). In het lab en de kas op het Amsterdam Science Park en in Mexico zullen de onderzoekers met moderne biotechnologie Afrikaanse maislijnen veredelen om hun strigolacton samenstelling te veranderen. Die lijnen gaan ze vervolgens in Kenia testen op hun gevoeligheid voor Striga samen met Keniaanse boeren.

Publicatiegegevens

C. Li, L. Dong, J. Durairaj, J.-C. Guan, M. Yoshimura, P. Quinodoz, R. Horber, K. Gaus, J. Li, Y. Setotaw, J. Qi, H. De Groote, Y. Wang, B. Thiombiano, K. Floková, A. Walmsley, T. Charnikhova, A. Chojnacka, S. Correia de Lemos, Y. Ding, D. Skibbe, K. Hermann, C. Screpanti, A. De Mesmaeker, E. Schmelz, A. Menkir, M. Medema, A. Van Dijk, J.Wu, K. Koch, H. Bouwmeester: ‘Maize resistance to witchweed through changes in strigolactone biosynthesis’, in Science (5 januari 2023).