Gunstige werking van glucosinolaten in broccoli

Glucosinolaten breken af als isothiocyanaten, die kunnen bijdragen aan de onderdrukking van plantplagen en -pathogenen.
Andere factoren die gepaard gaan met de toevoeging van broccoli aan de bodem kunnen bijkomende effecten hebben bovenop die van glucosinolaten bij de ontwikkeling van bodems die ziektes onderdrukken.
Telers gebruiken broccoli en andere Brassica-gewassen in wisselteelt om de bodem gezond te houden en de gevolgen van ziektes te verminderen.

Glucosinolaten zijn zwavelhoudende verbindingen die van nature voorkomen in Brassica-soorten zoals broccoli en kool.¹ Wanneer ze door het enzym myrosinase, dat ook aanwezig is in Brassica-planten, worden afgebroken, worden glucosinolaten omgezet in andere verbindingen, waaronder isothiocyanaten (ITC’s). Het is gebleken dat ITC’s planten beschermen tegen bepaalde ziektes en plagen, en dat ze nuttig zijn voor biofumigatie wanneer Brassica-planten in de bodem worden opgenomen als groenbemester.

Er zijn ruim 130 verschillende verbindingen met glucosinolaten beschreven. Verschillende Brassica-soorten produceren verschillende verbindingen, en er kunnen uiteenlopende glucosinolaten te vinden zijn in de verschillende weefsels (wortels versus bladeren) van dezelfde plant.² Glucosinolaten die vooral in broccoli voorkomen zijn sinigrine, glucorafanine en gluconapine, waarbij de hoogste concentraties doorgaans worden aangetroffen in de bladeren, bloemknoppen, zaden en spruiten van broccoli. De hoeveelheid glucosinolaten die in broccoli wordt geproduceerd staat onder invloed van bodem- en weersomstandigheden, plus de mate van bemesting, tuinbouwmethoden en teeltperiode (lente versus herfst).²

Glucosinolaten en hun ITC-metabolieten hebben de aandacht van onderzoekers vanwege hun rol in de afweer van planten, hun effect op de bodemgezondheid en hun potentiële gunstige effecten op de gezondheid van mensen die Brassica-groenten zoals broccoli eten. Uit een studie naar de effecten van door diverse Brassica-gewassen geproduceerde glucosinolaten op twee bacteriële pathogenen en twee schimmelpathogenen, bleek dat afbraakproducten van glucosinolaten de groei van pathogenen remden in beschermde teelt en dat de mate van remming afhing van de hoeveelheid van de onderzochte verbinding. Uit deze studie bleek ook dat verschillende pathogenen verschillend reageerden op specifieke verbindingen, waaruit bleek dat het vermogen van de plant om een pathogeen te onderdrukken afhangt van de aanwezige verbindingen in de plant en de specifieke stammen van de betreffende pathogeen.³

Glucosinolaten en ITC’s zijn niet alleen een factor van betekenis in de resistentiekenmerken van een plant; ze kunnen door hun effect op pathogenen en plagen in de bodem ook een rol spelen in plaagbeheer. Biofumigatie is het proces waarbij de resten van bepaalde Brassica-soorten (zoals broccoli) in de bodem worden opgenomen ter onderdrukking van bacteriën, schimmels, nematoden en onkruid.^4,5 Deze onderdrukking zou deels het gevolg zijn van isothiocyanaten die door week en ontbindend weefsel worden uitgescheiden.

Laboratoriumstudies tonen steeds opnieuw de toxische effecten aan van isothiocyanaten op de pathogenen van planten in beschermde teelt ³, maar het is helemaal niet eenvoudig om de laboratoriumstudies te extrapoleren naar vaststelling van de werkzaamheid in het veld. De hoeveelheid isothiocyanaten die vrijkomt, wordt niet alleen bepaald door de hoeveelheid glucosinolaten die in de plantresten aanwezig is. De omzetting van glucosinolaten naar isothiocyanaten wordt beïnvloed door de aanwezige hoeveelheid myrosinase in het plantweefsel en omgevingsfactoren in de bodem zoals temperatuur, vochtgehalte en andere bodemomstandigheden. De effectiviteit van biofumigatie met Brassica-soorten zoals broccoli voor de onderdrukking van pathogenen in de bodem kan dan ook in grote mate worden beïnvloed door methoden voor de vernietiging en bodemopname van gewassen en uiteenlopende factoren op het vlak van bodemgesteldheid.¹²

Uit een in 1999 gepubliceerde veldstudie blijkt dat opname van broccoliresten in de bodem effectief de verspreiding van verwelkingsziekte onderdrukte in de daaropvolgende broccoli- en bloemkoolteelt (figuur 1).⁴ Uit een vervolgstudie bleek dat wisselteelt van broccoli in de winter met aardbeien in de zomer in Californië de concentratie van de pathogeen Verticillium dahliae in de bodem verlaagde, de aantasting van aardbeien door verwelkingsziekte verminderde, en de groei en opbrengst van de aardbeiplanten verhoogde in vergelijking met wisselteelt zonder Brassica-gewassen.⁶

Uit andere studies is gebleken dat bodemaanpassing met gewasresten van de Brassica-soort een remmende werking heeft op verschillende plantplagen waaronder bacteriële pathogenen zoals Ralstonia solanacearum, Pseudomonas marginalis en Streptomyces scabies, nematoden zoals wortelknobbelaaltjes en aardappelcystenaaltjes, en schimmel en schimmelachtige pathogenen zoals Sclerotinia minor, Sclerotinia sclerotiorum, Verticillium dahliae, Rhizoctonia solani, Aphanomyces euteiches en Pythium ultimum.^7,8,9

Gebleken is dat de toepassing van mosterdgewasresten als mulch zorgt voor vermindering van omvalziekte (zakkers) bij sla veroorzaakt door de schimmel Sclerotinia minor, en voor verhoogde opbrengst van slateelt. Slaplanten produceerden ook grotere kroppen in percelen die waren bewerkt met de mosterdsoort Sinapis alba die grote hoeveelheden glucosinolaten produceert.¹⁰ In andere onderzoeken die het effect van bedekkingsgewassen en groenbemesters op omvalziekte bij sla bestudeerden, werd weinig tot geen ziekteonderdrukking door Brassica-behandeling waargenomen.¹¹ De effecten van biofumigatie met Brassica en de rol van glucosinolaten bij de onderdrukking van bodemziektes zijn nog onduidelijk en onderwerp van lopend onderzoek.

Ook andere verbindingen dan glucosinolaten in broccoli en andere Brassica-gewassen lijken betrokken te zijn bij pathogeenonderdrukking. De toevoeging van broccoliresten aan de bodem bleek de biologische bestrijdingsorganismen die van nature voorkomen in de bodem te stimuleren, en de activiteit van deze antagonisten onderdrukte ook bodempathogenen.⁷ Andere Brassica-gewassen zoals koolzaad, raapzaad, radijs, raap, gele mosterd en sareptamosterd zijn bestudeerd voor hun effecten op onderdrukking van bodemziektes.^9,13 Het gebruik van broccoli als groenbemester heeft als voordeel dat het gewas ook een waardevol tuinbouwgewas is dat voor landbouwinkomsten zorgt, en broccoli past goed in wisselschema’s met andere groentegewassen.

¹ James, D., Devaraj, S., Bellur, P., Lakkanna, S., Vicini, J., and Boddupalli, S. 2012. Novel concepts of broccoli sulforaphanes and disease: Induction of phase II antioxidant and detoxification enzymes by enhanced-glucoraphanin broccoli.Reviews 70:654–665.

² Motisi, N., Montfort, F., Doré, T., Romillac, N., and Lucas, P. 2009. Duration of control of two soilborne pathogens following incorporation of above- and below-ground residues of Brassica juncea into soil. Plant Pathology 58:470–478.

³ Sotelo, T., Lema, M., Soengas, P., Cartea, M., and Velasco, P. 2015. In vitro activity of glucosinolates and their degradation products against Brassica-pathogenic bacteria and fungi. Appl Environ Microbiol 81:432– 440.

⁴ Subbarao, K., Hubbard, J., and Koike, S. 1999. Evaluation of broccoli residue incorporation into field soil for Verticillium wilt control in cauliflower. Plant Dis. 83:124-129.

⁵ Traka, M. and Mithen, R. 2009. Glucosinolates, isothiocyanates and human health. Phytochem Rev 8: 269-282.

⁶ Subbarao, K., Kabir, Z., Martin, F., and Koike, S. 2007. Management of soilborne diseases in strawberry using vegetable rotations. Plant Dis. 91:964-972.

⁷ Shetty, K., Subbarao, K., Huisman, O., and Hubbard, J. 2000. Mechanism of broccoli-mediated Verticillium wilt reduction in cauliflower. Phytopathology 90:305-310.

⁸ Larkin, R. 2015. Soil health paradigms and implications for disease management. Annual Review of Phytopathology 53:199–221.

⁹ Larkin, R. and Griffin, T. 2007. Control of soilborne potato diseases using Brassica green manures. Crop Protection 26:1067–1077.

¹⁰ Daugovish, O., Downer, J., and Mochizuki, M. 2007. Mustard-derived biofumigation for lettuce in coastal California. Hortscience 42:953-953.

¹¹ Bensen, T., Smith, R., Subbarao, K., Koike, S., Fennimore, S., and Shem-Tov, S. 2009. Mustard and other cover crop effects vary on lettuce drop caused by Sclerotinia minor and on weeds. Plant Dis. 93:1019-1027.

¹² Matthiessen, J. and Kirkegaard, J. 2006. Biofumigation and enhanced biodegradation: opportunity and challenge in soilborne pest and disease management. Critical Reviews in Plant Sciences 25: 235-265.

¹³  Debode, J., Clewes, E., De Backer, G., and Hofte, M. 2005. Lignin is involved in the reduction of Verticillium dahliae var. longisporum inoculum in soil by crop residue incorporation. Soil Biol. Biochem. 37:301-309.

¹⁴ Johnson, I. 2002. Glucosinolates in the human diet. Bioavailability and implications for health. Phytochemistry Reviews 1: 183–188.

¹⁵ Sarikamis, G., Marquez, J., MacCormack, R., Bennett, R., Roberts, J., and Mithen, R. 2006. High glucosinolate broccoli: a delivery system for sulforaphane. Molecular Breeding 18:219-228.

^* Productlabels voor de consumentenmarkt met gezondheids- of voedingswaardeclaims voor broccoli moeten voldoen aan de FDA-voorschriften die op dergelijke claims van toepassing zijn.

Afzonderlijke resultaten kunnen variëren en prestaties kunnen variëren van locatie tot locatie en van jaar tot jaar. De resultaten die in dit bericht worden gepresenteerd, vormen geen indicatie voor de resultaten die u mogelijk behaalt, aangezien de lokale groei-, bodem- en weersomstandigheden kunnen variëren. Indien mogelijk moeten telers altijd gegevens van verschillende jaren en verschillende locaties evalueren. De aanbevelingen in dit artikel zijn gebaseerd op informatie die afkomstig is uit de geciteerde bronnen, en zijn bedoeld om snel informatie op te zoeken over het verband tussen glucosinolaten en onderdrukking van plantpathogenen en -plagen. De inhoud van dit artikel is niet bedoeld ter vervanging van de deskundige mening van een producent, teler, agronoom, plantpatholoog of andere professionals die zich bezighouden met dit onderwerp.

SEMINIS GEEFT GEEN GARANTIE VOOR DE JUISTHEID VAN DE INFORMATIE OF HET TECHNISCHE ADVIES IN DIT ARTIKEL EN AANVAARDT GEEN ENKELE AANSPRAKELIJKHEID VOOR EVENTUELE CLAIMS MET BETREKKING TOT DERGELIJKE INFORMATIE OF DERGELIJK ADVIES.  170928070900 010818DME

Neem voor aanvullende agronomische informatie contact op met uw plaatselijke vertegenwoordiger in zaden. Ontwikkeld in partnerschap met Technology, Development & Agronomy door Monsanto.

Gunstige werking van glucosinolaten in broccoli

Seminis is een geregistreerd handelsmerk van Seminis Vegetable Seeds, Inc. Alle overige handelsmerken zijn het eigendom van hun betreffende eigenaars. © 2018 Seminis Vegetable Seeds, Inc.

Figuur 1.  De effecten van broccoliresten, met en zonder afdekking, bloemkool gevolgd door bloemkool, bloemkool gevolgd door braaklegging, controlebehandeling met afdekking, controlebehandeling zonder afdekking, en twee middelen voor bodemfumigatie tegen verwelkingsziekte. Met dank aan K. Subbarao—© APS. Gereproduceerd, met toestemming, van Subbarao, K. V., Hubbard, J. C., en Koike, S. T. 1999. Evaluation of broccoli residue incorporation into field soil for Verticillium wilt control in cauliflower. Plant Dis. 83:124-129.