24 mei 2018

Publicatie in PNAS

Planten maken zelf afweerstof tegen ziekteverwekkende schimmels

Planten verweren zich tegen ziekteverwekkende bacteriën en schimmels rond de wortels door zelf een afweerstof uit te scheiden. De goedaardige bodembacterie Pseudomonas zet het gen aan waarmee planten hun afweerstof maken. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht publiceerden dat afgelopen maand in het toonaangevende wetenschappelijk tijdschrift PNAS. Hoogleraar plant-microbe interacties Corné Pieterse: “We weten nu eindelijk hoe een plant zijn microbioom kan beïnvloeden om er zelf beter van te worden.”

De groei en afweer van planten wordt sterk beïnvloed door hun zogeheten microbioom, de enorme verzameling bacteriën en schimmels in hun omgeving. Bekend was al dat planten voor hun fysiologie – voedselopname, afweer, de grootte van het wortelstelsel - afhankelijk zijn van de goede bacteriën in dat microbioom. De probiotische bacterie Pseudomonas zorgt ervoor dat ziekteverwekkende schimmels minder goed kunnen groeien rond de wortels van de modelplant zandraket, Arabidopsis thaliana. Nu blijkt dat Pseudomonas niet alleen direct zelf de schimmels bestrijdt, maar ook een gen in de wortels aanzet, waardoor de plant zelf afweerstoffen gaat aanmaken en uitscheiden tegen ziekteverwekkende schimmels in de bodem.

Scopoletine

Postdoc onderzoeker Giannis Stringlis voerde het onderzoek uit, dat hoge ogen gooide binnen het vakgebied dat de relatie tussen planten en micro-organismen onderzoekt. Hij licht toe: “Pseudomonas stimuleert het immuunsysteem van een plant. Dat gebeurt alleen wanneer de plant vanaf ontkieming opgroeit in aanwezigheid van die bacterie. Alleen dan maakt de plant zijn afweerstof scopoletine aan.”

Planten die met hun wortels wel (links) en niet (rechts) scopoletine uitscheiden.

UV-licht

De onderzoekers hebben ontdekt dat het transcriptiefactorgen MYB-72 uit blijft staan als zandraketten groeien zónder Pseudomonas. Om de invloed van Pseudomonas vast te stellen, hebben ze zelf het gen uitgeschakeld dat ze verantwoordelijk houden voor de aanmaak van scopoletine. Stringlis: “De mutante planten die toen groeiden, produceerden weinig of geen scopoletine, ook niet bij aanwezigheid van Pseudomonas.” De resultaten zijn goed zichtbaar te maken doordat scopoletine behoort tot de coumarines, een groep fluorescerende fenolische verbindingen. Stringlis: “De wortels van planten met scopoletine lichten mooi op onder UV-licht en die van de myb72 mutant niet.”

 

De cirkel is rond

Groepsleider van de vakgroep Plant-microbe interacties Corné Pieterse ziet toekomst voor de onderzoekslijn die met deze publicatie is ingezet. “Tot nu wisten we alleen dat goedaardige micro-organismen de groei en het immuunsysteem van planten kunnen stimuleren. Nu is bekend hoe een plant de samenstelling van zijn eigen microbioom kan beïnvloeden. De cirkel van invloed tussen planten en micro-organismen is daarmee rond. Die kennis is bruikbaar voor de duurzame landbouw omdat we het kunnen inzetten om met minder pesticiden en kunstmest toch meer voedsel te produceren.”