Infectieproces en epidemiologie

Infectieproces

Botrytis cinerea is een schimmel met enorm veel waardplanten. Hierdoor zijn sporen (6-14 µm groot, ook wel aangeduid met de term 'conidiën') vrijwel het hele jaar door aanwezig in de lucht. Bij een infectie worden de sporendragers (conidioforen) steeds buiten het aangetaste weefsel gevormd, zodat de wind de conidiën gemakkelijk kan vrijmaken en verspreiden.

Botrytis kan bij tomaat zowel stengel, vrucht, bloem als blad aantasten.

Mogelijke infectieplaatsen van Botrytis bij tomaat.

Voor een geslaagde infectie zijn er 2 belangrijke randvoorwaarden:

1. Eerst en vooral moet een rondzwevende spore terechtkomen op een geschikte infectieplaats. Een aantasting ontstaat immers nooit vanuit het niets, maar is steeds het gevolg van sporendepositie op het plantoppervlak. Dit betekent dat bij een lagere conidiënconcentratie in de teeltruimte de infectiekans sterk afneemt.
2. Het kiemingsproces kan enkel starten bij voldoende vrij vocht en voedingsstoffen op het plantoppervlak. Dit vocht kan afkomstig zijn van condens op de plant, plantensap dat via wonden vrijkomt of een relatieve luchtvochtigheid boven 95%. Indien condensatie wordt vermeden, wonden van planten snel kunnen opdrogen en de relatieve luchtvochtigheid in de serre niet al te hoog oploopt, kan het infectierisico aanzienlijk worden gereduceerd.

       
   Microscopische opname van kiemende Botrytissporen.

Bij een temperatuur van 20°C duurt het gemiddeld 4 uur vooraleer een spore op het plantoppervlak begint te kiemen. Voor een geslaagde infectie moet de kiemhyfe echter kunnen penetreren in het plantenweefsel vóór het beschikbare vocht is opgedroogd. Eens Botrytis de plant is binnengedrongen (bij 20°C duurt dit gemiddeld 26 uur), produceert het mycelium diverse toxinen die de plantencellen afdoden.

Afhankelijk van de weerstand van de plant kan het infectieproces zeer snel of juist zeer traag verlopen. Soms is de plantweerstand zelfs zo hoog dat de uitbreiding stilvalt: in dat geval spreekt men van een latente infectie. Als in de loop van het najaar de weerstand van de plant afneemt, kunnen latente infecties opnieuw actief worden, waardoor de plant alsnog verloren kan gaan. Dit verklaart grotendeels de toename van het Botrytisprobleem op het einde van de teelt.

Bij een gemiddelde plantweerstand wordt een Botrytisinfectie pas zichtbaar na 2 à 3 weken. Het aangetaste weefsel kleurt daarbij bruin, waarna vrij snel uitwendige conidioforen met sporen worden gevormd. Op het moment dat de infectie visueel kan worden waargenomen, is de schimmel al vrij ver in de plant binnengedrongen en daardoor niet meer bereikbaar voor een fungicide. Meestal wordt het merg van de tomaat niet onmiddellijk aangetast. Enkel bij zware planten (sterke vegetatieve groei) of bij planten met een zeer zwakke weerstand (bijvoorbeeld op het einde van de teelt) kan ook het merg worden aangetast. Hierbij groeit Botrytis inwendig verder, vaak zonder oppervlakkige symptomen.

Sporulatie van Botrytis is enkel zichtbaar op het dode weefsel. Het mycelium zelf is licht van kleur, maar de conidioforen met bijhorende sporen geven de infectie zijn kenmerkende grijs-bruine kleur. De intensiteit van de sporulatie is vaak ongelijk verdeeld over het geïnfecteerde plantoppervlak en hangt af van verschillende factoren. De aard van het gekoloniseerde weefsel, de klimatologische omstandigheden en de specifieke eigenschappen van de aanwezige Botrytisstam spelen hierbij een grote rol.

 Sterke sporulatie op dood tomatenweefsel.

Een Botrytisinfectie breidt voortdurend uit, waarbij de schimmel de levende cellen rond de aantasting koloniseert. Hierdoor is het mycelium ook in het groene weefsel rond de infectie aanwezig, wat het succesvol wegsnijden van een aantasting, zonder gevaar voor herinfectie, sterk bemoeilijkt.

Indien een plant afsterft, valt de weerstand volledig weg en stijgen uitbreidingssnelheid en sporulatieactiviteit enorm. Het is belangrijk dat dergelijke planten zo snel mogelijk worden weggenomen, zodat de sporen zich niet kunnen verspreiden over de teeltruimte.

Naast de plantweerstand heeft ook de agressiviteit of pathogeniteit van de aanwezige Botrytisstam een grote invloed op de uitbreidingssnelheid van een infectie. De variatie binnen Botrytis is hierbij zeer groot. De combinatie van pathogeniteit en sporulatieintensiteit is bepalend voor de mate waarin een bepaalde stam voorkomt in een Botrytispopulatie. Hoe agressiever en sterker sporulerend een stam is, hoe frequenter hij in de serre aanwezig zal zijn.

Epidemiologie

In dit deel worden een aantal concrete vragen behandeld die vaak terugkomen bij gesprekken met telers. De antwoorden moeten het inzicht in de levenscyclus van Botrytis vergroten en de teler meer vertrouwd maken met de epidemiologie van het pathogeen.

• Wat is infectiedruk?

→ Infectiedruk of sporendruk wordt gedefinieerd als het aantal sporen per m³ serrelucht. Bij een hoge sporenconcentratie neemt ook het infectierisico sterk toe. Aangezien de ramen op een traditioneel bedrijf regelmatig worden geopend, zal de infectiedruk in een teeltruimte nooit lager zijn dan de achtergrondconcentratie in de buitenlucht: een sporenvrije serre is dan ook een utopisch streefdoel. In het begin van de teelt, wanneer nog geen infecties voorkomen, is de sporendruk doorgaans vrij laag en vergelijkbaar met de buitenconcentratie. Van zodra de eerste infecties ontstaan, zorgt de sporenproductie in de teeltruimte echter voor een sterke toename van de infectiedruk. Soms is de concentratie in de serre zelfs een factor 100 tot 1000 groter dan de achtergrondconcentratie buiten.

→ In 2004 bedroeg de gemiddelde achtergrondconcentratie voor de periode zomer-najaar 6,8 sporen/m³ (gemiddelde waarde van 3 meetplaatsen), terwijl in 2005 voor dezelfde periode een concentratie van 2,6 sporen/m³ werd geregistreerd. Voor het najaar alleen werd in 2004 en 2005 een gemiddelde achtergrondconcentratie gemeten van respectievelijk 13,3 en 5 sporen/m³.

→ In 2005 bedroeg de gemiddelde sporenconcentratie op bedrijven waar het basisadvies werd toegepast 6,4 sporen/m³ (met als uitersten 1,2 en 11,7 sporen/m³). Deze waarde komt sterk in de buurt van de gemiddelde buitenconcentratie voor dat jaar. In een teeltruimte waar het basisadvies niet werd toegepast, werd een gemiddelde van 47,9 sporen/m³ opgetekend, een veel hogere concentratie dan wat buiten werd gemeten.

→ Op het bedrijf waar in 2005 een gemiddelde waarde van 1,2 sporen/m³ werd geregistreerd, bleven op het einde van de teelt een aantal Botrytisinfecties onbehandeld. Hierdoor kon de sporenproductie ongehinderd doorgaan en steeg de gemiddelde infectiedruk in de weken die volgden tot 116 sporen/m³. Dit gegeven toont duidelijk aan dat de sporenconcentratie in een serre vooral bepaald wordt door het aantal infecties op het bedrijf zelf. Verlaging van de infectiedruk kan worden gerealiseerd door een correcte toepassing van het ontwikkelde basisadvies. Vooral bij bladbotrytis moeten tijdig gepaste maatregelen worden genomen omdat de sporenconcentratie bij een zware aantasting snel kan oplopen tot enkele duizenden conidiën per m³.

•  Van waar komen de sporen die nieuwe infecties veroorzaken?

 → De eerste infecties in een teelt worden steeds veroorzaakt door sporen die extern worden aangevoerd. Buiten worden vrijwel het hele jaar door sporen geproduceerd, niet alleen omdat Botrytis een uitgebreide reeks waardplanten heeft, maar ook omdat oude infecties vroeg in het voorjaar snel opnieuw kunnen sporuleren zodra de omstandigheden het toelaten. Een vochtig klimaat en een temperatuur boven 5°C zijn al voldoende voor actieve myceliumgroei. Aangezien Botrytis uiterst vorstbestendig is, sterft het mycelium in oude infecties niet af en kan de sporenconcentratie in de buitenlucht na een eerste zachte periode in het voorjaar al sterk oplopen.

Overvloedige sporulatie op de resten van een druif die overwinterde bij temperaturen tot -20°C. Botrytis werd opnieuw actief nadat de druif op een voedignsbodem werd gelegd.

→  Vanaf het moment dat de eerste infecties in de teeltruimte voorkomen, wordt een bedrijfsgebonden sporenconcentratie opgebouwd. Reeds bij een beperkte infectiegraad bedraagt de sporenconcentratie in een serre een veelvoud van de achtergrondconcentratie in de buitenlucht. Het infectierisico wordt daardoor erg groot. Er ontstaat een vicieuze cirkel die enkel kan worden doorbroken indien voldoende maatregelen worden genomen om de infectiedruk en infectiekans te reduceren. Dit kan worden gerealiseerd door een correcte uitvoering van het basisadvies. Onderzoek toont aan dat door toepassing van dit advies de sporenconcentratie in de teeltruimte de achtergrondconcentratie in de buitenlucht sterk kan benaderen, wat concreet inhoudt dat de voorgestelde maatregelen de sporenproductie op het bedrijf aanzienlijk kunnen beperken.

• Hoe groot is het risico dat een spore op een wonde terechtkomt? 

→ De kans dat een wonde getroffen wordt door een rondzwevende Botrytisspore, hangt sterk af van de grootte van het wondoppervlak en de sporenconcentratie in de teeltruimte. De trefkans stijgt daarbij naarmate de wondoppervlakte en de infectiedruk toenemen.

→ Bij een concentratie van 5 sporen/m³ is de kans dat een spore binnen een periode van 5 uur op een wonde terechtkomt ongeveer 0,5%. Bij een concentratie van 50 sporen/m³ bedraagt het risico zo'n 5%, terwijl de trefkans bij een concentratie van 500 sporen/m³ oploopt tot bijna 25%.

→ Een hoge infectiedruk impliceert per definitie een grote trefkans, maar leidt niet automatisch tot een verhoogde infectiegraad. Voor een geslaagde infectie moet een spore na depositie immers kunnen kiemen en penetreren vóór de wonde is opgedroogd. Hierbij speelt de duur van de nattewondeperiode een cruciale rol: enkel sporen die in een korte periode na het bladsnijden op de wonde terechtkomen, zullen het weefsel tijdig kunnen penetreren. Conidiën die te laat uitzakken, kunnen soms nog wel kiemen, maar het mycelium zal afsterven van zodra het plantoppervlak uitdroogt. Hierdoor kan de kiembuis niet penetreren en verdwijnt het infectiegevaar.

• Is het mogelijk dat sporen die werden geproduceerd tijdens het vorige seizoen zo lang overleven dat ze in de nieuwe teelt infecties kunnen veroorzaken?

→  In een gemiddelde tomatenteelt ontstaan de eerste Botrytisinfecties tussen begin maart en eind april. Dit betekent dat er een ruime periode is tussen de laatste infecties van de vorige teelt (die in de serre aanwezig blijven tot het gewas wordt uitgeruimd) en de eerste infecties van de nieuwe teelt (over het algemeen meer dan 10 weken).

→ Gemiddeld kan een spore in een serre 4 tot 7 weken overleven. Dit betekent dat de eerste infecties in het voorjaar veroorzaakt worden door conidiën die extern worden aangevoerd. Aangezien een compost- of afvalhoop vrijwel het hele jaar door een belangrijke sporenbron is, kan de opslag van plantaardig afval in de buurt van de serre ervoor zorgen dat de eerste infecties vroeger voorkomen en groter in aantal zijn. Plaats daarom een composthoop bij voorkeur ten noordoosten van de serre, windafwaarts van de overheersende windrichting (zuidwesten).

→ Een extra ontstmetting na het ruimen van het gewas om de achtergebleven sporen te vernietigen is dus niet nodig. Er kan trouwens sterk getwijfeld worden aan de effectiveit van dergelijke ontsmetting.

• Heeft elke teler een eigen Botrytisstam? 

→ De eerste infecties ontstaan door sporen die tijdens het luchten in de serre terechtkomen. Aangezien de variatie bij Botrytis buiten de teeltruimte zeer groot is, zal ook de diversiteit bij de binnengewaaide sporen aanzienlijk zijn. In het begin van de infectieperiode komen dan ook heel wat genetisch verschillende stammen voor in de teeltruimte.

→ Na verloop van tijd vindt er echter een verschuiving plaats in de samenstelling van de Botrytisgemeenschap: de isolaten die het best zijn aangepast aan de omstandigheden in een tomatenserre zullen langzaam maar zeker de overhand halen:

- Wanneer tijdens de teeltperiode geen chemische behandelingen worden uitgevoerd, zullen uiteindelijk de stammen met de meeste pathogeniteit en het grootste sporulatievermogen overheersen.

- Indien het fungicidenverbruik in de serre groot is, dan zullen de gevoelige isolaten worden afgedood en ontstaat een resistente populatie.

→ In biede gevallen is deze verschuiving mede verantwoordelijk voor de vaak zeer intense opleving van Botrytis op het einde van de teelt. Omdat het hierbij gaat om erg agressieve stammen en de plantweerstand op dat moment al sterk is teruggelopen, breiden deze najaarsinfecties meestal snel uit, waardoor op korte tijd heel wat planten kunnen wegvallen.

→ Na de uitruiming van het gewas sterven de achtergebleven Botrytisresten (mycelium, sporen) vrij vlug af, zodat het pathogeen niet wordt meegenomen naar de nieuwe teelt. Bij de aanplant begint de hele cyclus opnieuw, waardoor de samenstelling van de Botrytispopulatie in een serre van jaar tot jaar sterk kan variëren.

• Waarom ontstaan nieuwe infecties vaak in 'golven'?

→ Het risico op nieuwe aantastingen hangt nauw samen met de aanwezige infectiedruk en infectiekans. De infectiedruk of sporenconcentratie wordt hoofdzakelijk bepaald door het aantal sporulerende infecties in de teeltruimte. De infectiekans wordt dan weer beïnvloed door de kwaliteit van de uitgevoerde gewasverzorging en de klimatologische omstandigheden in de serre. Aangezien er in een gemiddelde tomatenteelt steeds een zekere sporenconcentratie aanwezig is en de kwaliteit van de gewasverzorging op bedrijfsniveau vrij constant blijft over het teeltjaar, wordt het periodieke karakter van de infectievorming voornamelijk gestuurd door variaties in het klimaat. Kenmerkend voor de infectiegolven is dat ze meestal ontstaan tijdens een donkere, koele en vochtige periode. De aantastingen worden daarbij pas 2 à 3 weken later visueel zichtbaar.

Verband tussen het klimaat en het aantal nieuwe Botrytisinfecties in een tomatenteelt.

→  Onderzoek toont aan dat nieuwe infecties willekeurig verspreid over de teeltruimte ontstaan en niet volgens een vast, cirkelvormig patroon. Wel komt het regelmatig voor dat over een korte afstand meerdere nieuwe infecties worden waargenomen. Dit is logisch, omdat bij gunstige infectieomstandigheden elke nieuwe wonde potentieel wordt bedreigd. Als ergens in de teeltruimte een nieuwe aantasting ontstaat, waren de condities voor infectie optimaal, niet alleen op die welbepaalde locatie, maar ook in de onmiddellijke omgeving ervan. Hierdoor ontstaan infecties soms op vrij korte afstand van elkaar. Omwille van de dominantie van agressieve stammen, het wegvallen van de plantweerstand, de toenemende sporendruk en de ongunstige klimaatsomstandigheden, ontstaat in het najaar meestal de grootste infectiepiek.

• Hoe worden Botrytissporen over de serre verspreid en is de verdeling in de ruimte gelijkmatig?

→ Conidiën worden steeds buiten het geïnfecteerde plantenweefsel gevormd, op het einde van de zogenaamde conidioforen. Bij rijping verzwakt het aanhechtingspunt tussen beide structuren, waardoor de sporen reeds bij een zeer beperkte luchtbeweging vrijkomen en zich over de serre verspreiden.

→ Een Botrytisspore is relatief zwaar, zodat bij geringe luchtcirculatie snel uitzakking optreedt. De conidiën kunnen daarbij zowel op de grond als op het gewas terechtkomen. Doordat depositie reeds bij lage luchtsnelheden optreedt, is de sporenconcentratie in een teeltruimte vrij ongelijkmatig verdeeld: in de onmiddellijke omgeving van een sporulerende infectie zal de druk veel hoger zijn dan op een plaats waar geen infecties voorkomen. Bij een plotse toename van de luchtbeweging (bijvoorbeeld tijdens de doortocht van een persoon of een buisrailkar), kunnen uitgezakte sporen terug in omloop komen en zich op die manier verder verspreiden over de serre.

Ruimtelijke verdeling van Botrytissporen in een serre, gemeten op één bepaald tijdstip.