Doorbraak in gewasbescherming: middel verjaagt insecten

De Duitse Technische Universität München (TUM) stelt dat ze een doorbraak heeft bereikt in het ontwikkelen van een nieuw type gewasbeschermingsmiddel. De universiteit ontwikkelde een methode om een middel te produceren dat insecten afschrikt in plaats van dood maakt.

Het spaart nuttige beestjes, zoals natuurlijke vijanden van schadelijke insecten en bestuivers zoals bijen. Het middel is biologisch afbreekbaar, volgens TUM. Daardoor vormt het geen gevaar voor het water- en bodemleven en kan het zich niet ophopen in het milieu. En er is geen of nauwelijks kans dat de insecten resistent worden tegen het middel.

Thomas Brück – Foto: Eckert / Heddergott

Professor Thomas Brück, hoofd van de Werner Siemens Chair of Synthetic Biotechnology aan de TUM, noemt het een belangrijke uitvinding. “De gangbare chemische insecticiden doden niet alleen de schadelijke insecten maar ook de nuttige, zoals bijen. Zonder bestuivende insecten blijven de schappen van de supermarkten leeg en komt de voedselzekerheid in gevaar. Doorgaan met de huidige gewasbescherming is een doodlopende weg. We moeten nieuwe methoden ontwikkelen om de biodiversiteit te behouden. Het gaat om het voortbestaan van de mensheid.”

Vergelijkbaar met muggensprays

Het nieuwe insectenmiddel wordt op planten gespoten en weerhoudt insecten ervan de planten te bezoeken. Volgens de TUM werkt het zoals muggensprays, die een geur verspreiden die de insecten uit de buurt houdt. Brück: “Onze vinding opent een geheel nieuwe manier van gewasbescherming. Het spuiten van gif brengt andere nuttige levensvormen in gevaar.”

Mechanisme van tabaksplant

Het idee voor de vinding is gebaseerd op een mechanisme van de tabaksplant. Die produceert de stof cembratrienol in de bladeren als schadelijke insecten de plant aanvreten. De TUM-onderzoekers wisten het gen van de tabaksplant te isoleren die zorgt voor de productie van cembratrienol.

Het gen werd ingebouwd in bacteriën, die vervolgens de stof produceren in een biovergister. De biovergister wordt gevoed met tarwezemelen. Brück: “Dat is een bijproduct uit de voedingsmiddelensector. Alleen in Beieren hebben we daar al 600.000 ton van beschikbaar per jaar. Er is dus genoeg grondstof om op grote schaal het insectenmiddel te produceren.”
_{Lees verder onder de foto‘s}

TUM produceert het insectenmiddel in een vergister. De universiteit heeft patent op de productiemethode en het middel. – Foto: TUM

Werking tegengesteld aan die van feromonen

Het gebruik van geurstoffen in de gewasbescherming is niet nieuw, zegt Brück. “Er wordt al gebruik gemaakt van feromonen. Maar die zijn bedoeld om insecten te lokken zodat ze in aanraking komen met chemische gewasbeschermingsmiddelen. De werking van ons middel is tegengesteld aan die van feromonen en juist bedoeld om insecten weg te jagen. Het voordeel van geurstoffen is dat iedere stof een specifieke werking heeft, die werkt op bepaalde insecten. Maar deze stoffen worden vooral in kassen gebruikt en weinig in open teelten.”

Nadelen van chemische middelen

Het nadeel van veel gangbare chemische gewasbeschermingsmiddelen is dat ze niet alleen de schadelijke insecten bestrijden, maar ook de nuttige dood maken. Dat is de reden dat de Europese Commissie het gebruik van neonicotinoïden (thiametoxam, imidacloprid en clothianidin) heeft verboden in de EU.

Brück: “Een ander nadeel van veel gangbare chemische middelen is dat ze langzaam afbreken waardoor ze schade veroorzaken in het ecosysteem. Dat heeft effect op het water- en bodemleven. We hebben een alternatieve bestrijding van insecten nodig. Dat kan ook met bacteriën of virussen, maar die kunnen de gezondheid van het gewas beïnvloeden.”

Bij gangbare insecticiden lopen nuttige insecten gevaar doot te gaan. Daarom ontwikkelde de universiteit TUM een middel dat insecten wegjaagt in plaats van doodmaakt. – Foto: Peter Roek

Getest op bladluis, fruitvlieg, witte vlieg en bij

TUM heeft het door de bacteriën geproduceerde cembratrienol getest op bladluizen, fruitvliegen en witte vliegen. In alle gevallen bezochten de insecten wel de onbehandelde planten maar bleven uit de buurt van de bespoten planten.

TUM deed ook testen bij bijen. Die hadden volgens Brück geen enkele last van het middel. “Mochten sommige andere bestuivers wel wegblijven uit je gewassen, dan kun je de toepassing stopzetten vlak voor de bloei en weer gaan spuiten na de bloei.”

Oplossing voor korte werking

De werkingsduur van de stof is 1 dag tot 1,5 week, afhankelijk van de formulering die TUM toepast. Daarna is volgens Brück de stof volledig afgebroken. Dat voorkomt ophoping in het milieu. Door de korte werkingsduur moeten telers hun gewassen echter wel vaak bespuiten om de insecten weg te houden. Volgens Brück is daar een oplossing voor die ook wordt toegepast in de gezondheidszorg met retard-medicijnen. Dat zijn medicijnen die zo zijn ingekapseld dat de werkzame stof langzaam vrij komt in het lichaam. Brück: “Deze methode is ook mogelijk bij ons insectenmiddel.”

Geen resistentie

Volgens Brück is er geen of nauwelijks kans dat insecten resistent worden tegen het middel. “Dat gebeurt wel bij de gangbare middelen omdat die de insecten doden. Dan blijven alleen insecten over die beter bestand zijn tegen die middelen. Die geven de verhoogde weerbaarheid door aan hun nakomelingen.”

“Bij de toepassing van ons middel blijven de insecten in leven. Ze kunnen alleen geen voedsel meer vinden, waardoor hun populaties niet of nauwelijks kunnen groeien. Onze vinding is zonder twijfel ook toepasbaar om bijvoorbeeld vliegen weg te houden uit veestallen of mensen te vrijwaren van steken door muskieten of malariamuggen. Maar dat hebben we niet getest.”

De onbehandelde tarweplant links zit onder de bladluis. Rechts staat de tarwe die met het TUM-middel is behandeld. Bladluizen mijden die plant. – Foto: TUM

Middel nog niet bruikbaar vanwege regels gentechniek

Als het middel wordt toegelaten is het nog niet bruikbaar in de biologische gewasteelt. De huidige biologische regels verbieden de toepassing van genetische modificatie. Brück: “Maar wellicht veranderen die regels in de toekomst, want ons insectenmiddel is exact hetzelfde als de cembratrienol die de tabaksplant produceert. Dat is niet van elkaar te onderscheiden.”

Op zoek naar partners

TUM heeft het insectenmiddel geproduceerd in een vergister van 50 liter en daar de testen mee gedaan. De universiteit gaat het project opschalen naar een vergister van 1.000 liter. De universiteit heeft patent op de productiemethode en het middel gekregen.

Brück: “We willen het patent verkopen en zoeken naar partners in de gewasbeschermingsmiddelenindustrie om samen onze vinding verder te ontwikkelen. Dan kunnen zij het middel op de markt brengen. De grote internationale producenten van gewasbeschermingsmiddelen reageren echter terughoudend op ons project. Daarom gaat een bedrijf in Beieren de toelating aanvragen, zodat het middel gebruikt kan worden als gewasbeschermingsmiddel. De aanvraag gaat over enkele maanden de deur uit. Ik verwacht dat het middel over 5 jaar beschikbaar komt voor de praktijk.”

Reacties op methode van TUM BASF: methode ver weg van commerciële toepassing BASF noemt de vinding van de TUM-universiteit geen doorbraak. Er wordt beweerd dat afwerende stoffen (repellents) gewassen kunnen beschermen, zegt een woordvoerder van de gewasbeschermingsmiddelenproducent. “Maar wij kennen nog geen commerciële toepassing. Ook kennen wij geen overtuigend wetenschappelijk bewijs dat repellents een gewas kunnen beschermen tegen ziekten.” BASF is daarom niet geïnteresseerd om met TUM te gaan samenwerken om het insectenmiddel verder te ontwikkelen. De methode van TUM is nog ver weg van een commerciële toepassing, zegt de woordvoerder. “Cembratrienol moet eerst grondig worden getest op veiligheid voor het als gewasbeschermingsmiddel kan worden gebruikt. BASF werkt veel samen met universiteiten, maar de techniek moet overtuigend zijn en passen in onze innovatiestrategie. Dat is bij TUM niet het geval.” Bayer focust op middelen gebaseerd op bacteriën Bayer ontwikkelt biologische gewasbeschermingsmiddelen. De producent focust echter op biologische insecticiden gebaseerd op bacteriën, zegt een woordvoerder. “Biologische middelen kunnen samen met andere agrarische input en teeltmaatregelen een maatschappelijk verantwoorde landbouw stimuleren.” Een laboratorium van Bayer. – Foto: ANP Nefyto: toetsen op risico’s voor niet-doelwit-organismen Het mechanisme waar de TUM mee werkt is een nieuwe interessante ontwikkeling, vindt secretaris Jo Ottenheim van brancheorganisatie Nefyto. “Maar ook dit werkingsmechanisme moet worden getoetst op effectiviteit en de risico’s voor niet-doelwit-organismen.” Ottenheim verwacht dat zo’n mechanisme een selectieve werking kan hebben. “Het is niet zo dat er één stofje is in de natuur dat alle insecten wegjaagt. Je moet zoeken naar specifieke stoffen die alleen bepaalde insecten wegjaagt. Over het algemeen is het zo dat hoe specifieker een gewasbeschermingsmiddel werkt, hoe kleiner het risico voor niet-doelwit insecten.” Producenten van gewasbeschermingsmiddelen maken wel vaker gebruik van stoffen uit planten om nieuwe middelen te maken. Ottenheim: “Dat is bijvoorbeeld zo bij de neonicotinoïden. Deze middelen zijn gebaseerd op de stof nicotine uit de tabaksplant en aangepast aan het gebruik als gewasbeschermingsmiddel.” Wageningen UR: mooie ontwikkeling De vinding van TUM is in potentie een mooie ontwikkeling, zegt Willem Jan de Kogel, manager van de afdeling Biointeractions and Plant Health van Wageningen UR. “Het is een prachtig voorbeeld van hoe we een verschijnsel in de natuur kunnen gebruiken om een probleem op te lossen.” Onderzoek naar afwerende stoffen is echter niet nieuw, zegt De Kogel. “Er is duidelijk aangetoond dat bepaalde stoffen een afwerend effect hebben op insecten. Ook WUR heeft gewerkt aan repellent stoffen tegen trips en bladluis. Het probleem is dat je in het laboratorium vaak wel kunt aantonen dat stoffen afwerend zijn, maar het is erg lastig om zo’n toepassing op te schalen naar de praktijk. Geurstoffen zijn terpeenachtige stoffen die snel vervluchtigen. Dan moet je ze vaak toepassen om hun werking te behouden. Maar dan loop je er tegen aan dat ze in hoge doseringen giftig kunnen worden voor de plant.” Dat is volgens De Kogel in theorie op te lossen door de stof langzaam te laten vrijkomen, zoals TUM aangeeft. “Maar ik heb geen wetenschappelijke publicatie kunnen vinden waarin dat probleem al is opgelost. Het zou prachtig zijn als de vinding van TUM uiteindelijk leidt tot een toepassing voor de praktijk.”