Vergelijkende genomica en biocontrolpotentieel van vijf Bacillus-stammen geïsoleerd uit de rhizosfeer van wijnstokken

Waarom dit belangrijk is voor wijnliefhebbers en telers

Wijnstokken wereldwijd worden belaagd door grijze schimmel, een destructieve schimmel die opbrengsten kan vernietigen en de smaak, kleur en geur van wijn kan bederven. Vandaag wordt deze ziekte meestal onder controle gehouden met synthetische fungiciden die residu’s kunnen achterlaten in zowel wijngaarden als flessen. Deze studie onderzoekt een groener alternatief: van nature voorkomende bodembacteriën uit Argentijnse wijngaarden die de wijnstok mogelijk tegen ziekten kunnen beschermen zonder chemicaliën in het glas.

Een verborgen gemeenschap rond wortels

Wijnstokken staan niet alleen. Hun wortels zijn omgeven door een drukke ondergrondse gemeenschap van microben die leven van worteluitscheidingen en op hun beurt planten kunnen helpen stress en ziekte te weerstaan. Uit deze wortelzone isoleren de onderzoekers eerder vijf stammen van Bacillus, een groep robuuste, sporevormende bacteriën die al in sommige milieuvriendelijke gewasbeschermingsmiddelen worden gebruikt. Alle vijf stammen konden belangrijke schimmelpathogenen in laboratoriumtesten vertragen, waaronder Botrytis cinerea, de veroorzaker van grijze schimmel, maar hun exacte identiteit en werkingsmechanismen waren nog onduidelijk.

De vriendelijke onderscheiden van de twijfelachtige

Om te begrijpen wat ze hadden gevonden, sequentieerden het team het volledige DNA van elke Bacillus-stam en vergeleek de genomen met referentiedatabases. Twee stammen, AMCV2 en FAU18 geheten, groeperen duidelijk met Bacillus subtilis, een soort die algemeen als veilig wordt beschouwd en al als biocontrolemiddel wordt ingezet. De andere drie stammen vielen binnen de Bacillus cereus-familie, die niet alleen nuttige biopesticiden bevat maar ook bacteriën die voedselvergiftiging en andere ziektebeelden kunnen veroorzaken. Omdat de grenzen binnen deze familie vager zijn, combineerden de auteurs meerdere classificatiemethoden en microscopische controles en duidden deze drie uiteindelijk aan als Bacillus cereus sensu stricto — een groep die typische diarree-toxinegenen draagt en daarom voorzichtigheid vereist.

Natuurlijke wapens gemaakt door wijngaardbacteriën

De genomische gegevens lieten ook zien welke chemische middelen deze bacteriën mogelijk gebruiken om tegen schimmels te strijden. Alle vijf stammen droegen sets genen die de productie van secundaire metabolieten kunnen aansturen — gespecialiseerde moleculen die niet nodig zijn voor basaal overleven maar cruciaal voor concurrentie en verdediging. Bij het veilige B. subtilis-paar, AMCV2 en FAU18, vonden de onderzoekers volledige, sterk geconserveerde genclusters voor twee cyclische lipopeptiden, fengycin en surfactin. Deze zeepachtige moleculen staan bekend om het maken van gaten in schimmelmembranen en het verstoren van biofilms. De B. cereus-stammen lieten daarentegen een sterke genetische potentie zien om sideroforen te maken, verbindingen die ijzer uit de omgeving binden, maar slechts onvolledige aanwijzingen voor krachtige antifungale lipopeptiden.

De verdedigingsmiddelen van de bacteriën op de proef stellen

Om te zien of deze voorspellingen zich vertaalden naar echte activiteit, isoleerde het team lipopeptiden uit kweekvloeistoffen van elke stam en bracht die aan op platen waarop grijze schimmel groeide. Alleen de extracten van AMCV2 en FAU18 creëerden duidelijke, blijvende zones waar de schimmel niet verder groeide; de B. cereus-stammen toonden onder dezelfde omstandigheden geen zichtbare remming. Toen de onderzoekers nader keken naar de vroegste fase van de levenscyclus van de schimmel — sporekieming — vonden ze dat lipopeptiden van het B. subtilis-paar de uitgroei van grijze schimmelsporen vrijwel volledig blokkeerden, terwijl sporen in controlegevallen normaal kiemden. Het combineren van de twee B. subtilis-extracten versterkte het effect niet verder, maar verminderde het ook niet, wat suggereert dat elk extract op zichzelf al zeer krachtig is.

Op weg naar schonere ziektebestrijding in wijngaarden

Door DNA-analyse te combineren met laboratoriumtesten, scherpt deze studie in welke wijngaardbacteriën zowel effectief als waarschijnlijk veilig zijn om als levende fungiciden te gebruiken. De kernbevinding is dat twee B. subtilis-stammen uit Argentijnse wijnstokwortels sterke antifungale lipopeptiden produceren die de kieming van grijze schimmelsporen stoppen, wat een veelbelovend hulpmiddel biedt om wijnstokken te beschermen zonder op zware chemische sproeimiddelen te vertrouwen. De B. cereus-stammen daarentegen toonden, ondanks hun productie van ijzerbindende verbindingen, weinig directe antifungale werking en dragen genetische eigenschappen die veiligheidszorgen oproepen. Gezamenlijk wijzen de bevindingen op AMCV2 en FAU18 als sterke kandidaten voor volgende-generatie Bacillus-gebaseerde biofungiciden die duurzame en residuvrije wijnbouw kunnen ondersteunen.

Bronvermelding: Lajoinie, D.M., Rocco Welsh, R., Rey, C. et al. Comparative genomics and biocontrol potential of five Bacillus strains isolated from grapevine rhizosphere. Sci Rep 16, 10819 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44555-9

Trefwoorden: biocontrole van wijnstokken, Bacillus subtilis, grijze schimmel, biofungicide, duurzame wijnbouw