29 mei 2017

Publicatie in PNAS

Biologen vinden missende schakel voor het sein ‘veilig’ in planten

Blad van de arabidopsis met rups
Foto: Hans van Pelt, Universiteit Utrecht

Het hormoon jasmonzuur speelt een belangrijke rol in de afweer en groei van planten. Over de werking van jasmonzuur is dan ook al veel bekend. Maar één belangrijke schakel ontbrak nog: wat zorgt ervoor dat de hoeveelheid jasmonzuur weer daalt, zodra een aanval van een schimmel of insect is afgeweerd? Plantenbiologen van de Universiteit Utrecht en collega’s van de Universiteit van Amsterdam hebben nu ontdekt hoe de plant jasmonzuur afbreekt en daarmee het sein ‘veilig’ geeft. Het sturen van dit mechanisme biedt mogelijkheden om de resistentie van gewassen tegen schimmels en insecten te verhogen. De resultaten van het onderzoek zijn dinsdag 30 mei gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS.

Zodra een plant een insect of schimmel opmerkt, wordt in de plant het hormoon jasmonzuur gemaakt. Dat zorgt dat een afweerreactie in gang wordt gezet, die verdere schade voorkomt. Al snel daarna wordt het jasmonzuur weer afgebroken. Dit is nodig omdat het hormoon de groei en ontwikkeling van de plant remt.

Vier enzymen

Tot nu toe was nog onbekend hoe jasmonzuur in de plant wordt afgebroken. Dit blijken vier verwante enzymen te zijn, laten de biologen van de Universiteit Utrecht en de Universiteit van Amsterdam zien in hun onderzoek aan de zandraket, de modelplant Arabidopsis thaliana.

Missende schakel

Ieder van de vier enzymen zorgt ervoor dat een chemische reactie plaatsvindt waarbij een zuurstofatoom wordt gekoppeld aan jasmonzuur. Hierdoor ontstaat een variant van het hormoon, het inactieve 12-hydroxy-jasmonzuur. Terwijl het afweersysteem bij een hoge concentratie jasmonzuur onmiddellijk in actie komt, gebeurt dat bij de inactieve variant niet. Dankzij deze ontdekking is een belangrijke missende schakel in de werking van jasmonzuur gevonden.

Infectie van een arabidopsis waarbij de jasmonzuur enzymen  niet (links) en wel uitgeschakeld zijn
Links een 'normale' plant met infectie door een schimmel, rechts een plant waarvan de enzymen zijn uitgeschakeld

Resistentie verhogen

“Nu we deze schakel kennen, hebben we de mogelijkheid om de concentratie van jasmonzuur te sturen en zo de resistentie van de plant te verhogen”, licht onderzoeksleider prof. Guido van den Ackerveken van de Universiteit Utrecht toe. “In ons onderzoek laten we ook zien dat planten veel resistenter zijn tegen insecten en ziekteverwekkende schimmels als we de vier enzymen in een plant uitschakelen. Belangrijk nadeel is dat hierdoor de groei en ontwikkeling van de plant achterblijft. Het is dus zoeken naar de juiste balans.”

Publicatie

‘Arabidopsis JASMONATE-INDUCED OXYGENASES down-regulate plant immunity by hydroxylation and inactivation of the hormone jasmonic acid’
Lotte Caarls*, Joyce Elberse*, Mo Awwanah*, Nora R. Ludwig*, Michel de Vries, Tieme Zeilmaker*, Saskia C.M. Van Wees*, Robert C. Schuurink, en Guido Van den Ackerveken*
PNAS, 30 mei 2017

* verbonden aan de Universiteit Utrecht

Beeld en fotobijschrift

  1. Arabidopsis met rups, credits Hans van Pelt, Universiteit Utrecht. Voor meer foto’s van Hans van Pelt zie de website.
  2. Foto uit de publicatie: links een 'normale' plant met infectie door een schimmel, rechts een plant waarvan de enzymen zijn uitgeschakeld. Door het uitschakelen van de enzymen heeft de plant rechts een verhoogde resistentie tegen de schimmel en dus minder ernstige ziektesymptomen, maar dat heeft duidelijk ook consequenties voor de ontwikkeling en groei.

Meer informatie

Future Food Utrecht

Dit onderzoek maakt deel uit van het interdisciplinaire onderzoeksthema Future Food van de Universiteit Utrecht. In Future Food werken plantbiologen, celbiologen, farmaceutisch onderzoekers, sociale wetenschappers, stadsgeografen, medisch en diergeneeskundig onderzoekers, ethici en economen van de Universiteit Utrecht en het UMC Utrecht samen. Meer informatie: Future Food Utrecht.

Contact

Monica van der Garde, persvoorlichter faculteit Bètawetenschappen, m.vandergarde@uu.nl, 06 13 66 14 38

Gerelateerde nieuwsberichten