Phytophthora infestans, the fungus-like causal organism of potato blight, can rapidly destroy potato crops and regularly causes significant losses to potato farmers worldwide. To control this disease, growers commonly resort to spraying their crops with fungicides on a near weekly basis.

Possibilities IPM2.0

The international team of scientists developed a so-called IPM2.0 approach which includes late blight resistant varieties and builds on the preventive and integrative principles of Integrated Pest Management. IPM2.0 allows potato farmers to make the most of more natural ways to control late blight and strongly reduce the necessary input of chemical control agents. It also ensures a yield equivalent to current practise, protects the limited natural germplasm used to create the resistant varieties, is economically beneficial and strongly reduces the environmental impact of potato cultivation as a whole.

Adding to the current Phytophtora approach

The IPM2.0 approach adds three extra components to the current control strategy for potato late blight: the use of resistant varieties, monitoring of naturally occurring genetic adaptations in the pathogen and a ‘do not spray unless’ strategy, which dictates that a grower only needs to apply fungicides when a resistant variety is at risk of infection due to pathogen adaptation. This strategy ensures potato crops are protected at all times while minimising the risk that resistance genes will be overcome and therefore will become useless.

The team looked at issues such as the efficacy of disease control and the resulting environmental impact during cultivation of the susceptible potato variety Désirée and two different resistant potato varieties: Sarpo Mira, developed through conventional breeding, and a resistant version of the Désirée which received a resistance gene from a wild relative through cisgenesis. Cisgenesis allows enrichment of existing potato varieties in as little as 3 years versus current potato breeding programmes that require 10 years or more to produce a novel variety. In addition to accelerating the breeding process, cisgenesis is more accurate than using conventional crossbreeding and selection methods.

The susceptible potato variety and the two resistant ones were cultivated comparing common practice, with fungicides applied on a weekly basis, and the IPM2.0 method. The research was carried out in the Netherlands and in Ireland, two prominent potato countries, over several years.

The IPM2.0 strategy on the susceptible variety Désirée, resulted in an average reduction of 15% on the fungicide input. Both resistant varieties however remained healthy with an average 80 to 90% reduction of the fungicide input.

Environmental Yardstick for Pesticides

The internationally recognised and publicly available Environmental Yardstick for Pesticides was used to quantify the environmental impact. It quantifies the environmental impact of chemical crop protection on water-life, soil-life and groundwater. 

Effect IPM2.0 on environmental impact points

Susceptible variety Désirée cultivated under common practice annually received an average of over 700 environmental impact points. Désirée cultivated under IPM2.0 reduced this score to some 400 points.

Both resistant varieties however scored much better under IPM2.0: cultivation of Sarpo Mira received an annual average of only 40 points, while the cisgenic resistant version of Désirée scored even better, less than ten points. 

Wereldwijd verliezen aardappeltelers opbrengst door de gevreesde aardappelziekte. Die ziekte wordt veroorzaakt door Phytophthora infestans een schimmelachtig micro-organisme dat complete aardappelvelden in korte tijd kan vernietigen. Aardappeltelers zijn daardoor nu nog genoodzaakt om hun gewas bijna wekelijks tegen phytophthora te beschermen met fungiciden.

Mogelijkheden IPM2.0

Een team onderzoekers uit Nederland en Ierland onderzocht de mogelijkheden van een zogenoemde IPM2.0 aanpak waarin resistente rassen worden geteeld omgeven door extra preventieve maatregelen in een geïntegreerde gewasbeschermingsstrategie (IPM). Boeren maken hiermee optimaal gebruik van de natuurlijke mogelijkheden voor het onderdrukken van phytophthora en hoeven deze ziekte veel minder vaak chemisch te bestrijden. Met deze aanpak zijn ze verzekerd van een normaal opbrengstniveau, blijven beschikbare resistentiegenen zo goed mogelijk werkzaam, worden de productiekosten verlaagd en wordt de milieubelasting van de teelt sterk verlaagd.

Uitbreiding huidige Phytophtora aanpak

De IPM2.0 aanpak bestaat uit drie extra componenten bovenop de huidige Phytophthora aanpak: het gebruiken van resistente rassen, het lokaal monitoren van de genetische aanpassingen binnen het pathogeen en het hanteren van een ‘niet spuiten tenzij’ principe.  Een teler spuit dan alleen als uit monitoring blijkt dat het resistente ras door genetische aanpassing binnen phytophthora toch gevaar loopt aangetast te worden. Door in zo’n noodgeval te spuiten wordt het gewas alsnog voldoende beschermd èn wordt het voor phytophthora heel moeilijk zich genetisch zodanig aan te passen dat het door het resistentie-gen heen breekt.

Het team keek onder andere naar verschillen in milieubelasting tussen teelten van het vatbare aardappelras Desiree en teelten van twee verschillende resistente aardappel types: het via gangbare veredeling verkregen resistente aardappelras Sarpo Mira en een resistente versie van het ras Desiree die via cisgenese een resistentie-gen uit een wilde aardappelsoort ontvangen had. Met cisgenese kunnen bestaande aardappelrassen binnen enkele jaren verrijkt worden met b.v. resistentiegenen, sneller en gerichter dan via gangbare veredeling.

De vatbare en de twee resistente aardappeltypes werden geteeld met een gangbare Phytophthora-beheersing, waarbij het gewas wekelijks bespoten werd, en de IPM2.0 methode waarbij ‘niet spuiten tenzij’ werd gehanteerd. Het onderzoek werd gedurende meerdere jaren uitgevoerd in Nederland en in Ierland, twee aardappellanden bij uitstek.Voor het vatbare ras Desirée zorgde de IPM2.0-aanpak ervoor dat gemiddeld 15% minder bestrijdingsmiddel gebruikt hoefde te worden. Bij de twee resistente types kon het gewas met 80-90% minder bestrijdingsmiddel gezond gehouden worden.

Milieubelastingspunten

De onderzoekers konden ook getallen hangen aan de verschillen in milieubelasting. Ze gebruikten daarvoor de internationaal erkende en publiek beschikbare Milieumeetlat. De Milieumeetlat kent milieubelastingspunten toe voor toepassing van chemische gewasbeschermingsmiddelen. Hiermee worden schadelijke effecten op waterleven, bodemleven en grondwater gekwantificeerd. Er worden meer punten toegekend naarmate een toepassing schadelijker is.

Effect IPM2.0 op milieubelastingspunten

Het vatbare ras Desiree in een gangbare teelt, met wekelijkse bespuiting, ontving jaarlijks gemiddeld 700 milieubelastingspunten. Als Desirée volgens de IPM2.0-aanpak werd geteeld, kwam de score op ongeveer 400 milieubelastingspunten.

De resistente rassen onder een IPM2.0 aanpak scoorden echter aanzienlijk beter: IPM2.0 teelten van Sarpo Mira haalden gemiddeld slechts 40 milieubelastingspunten terwijl de cisgene resistente aardappel nog beter scoorde: gemiddeld minder dan tien milieubelastingspunten.