Betere kijk op hormonale driehoeksrelatie gewas, schimmel, parasiet

Opgroeiende gewassen worden steeds sterker belaagd door deze planten die het gewas grotendeels leegzuigen. Onderzoekers van Wageningen UR (University & Research centre) proberen met Zwitserse collega’s een vinger achter dit probleem te krijgen. In Nature van deze week rapporteren zij over de regulerende werking van een nieuw eiwit dat gewassen mogelijk minder gevoelig maakt voor parasieten.

Op veel Afrikaanse akkers zijn ze te bewonderen: Striga-planten hebben schitterende bloemen, maar lokale boeren verafschuwen ze. De parasitaire planten hechten zich aan de wortel van gewassen als sorghum, maïs en gierst en onttrekken voedingsstoffen en water aan de planten met vaak een complete misoogst als gevolg. Uit eerder onderzoek is gebleken dat waardplanten via de wortels zelf stoffen de bodem insturen die deze parasiet aantrekken. Maar waarom zou een plant zijn natuurlijke vijanden helpen?

De betreffende stoffen, strigolactonen, blijken in de bodem een tweede functie te vervullen. Ze mobiliseren er gunstige schimmels (mycorrhiza) die de plant assisteren bij het opnemen van voedingsstoffen, met name fosfaat. De schimmeldraden vergroten het bereik van het wortelstelsel aanzienlijk, wat vooral van belang is op arme gronden waar voeding vaak moeilijk opneembaar is. Als tegenprestatie voorziet de plant de mycorrhiza van suikers, noodzakelijke kost voor de schimmel.

In 2008 ontdekten onderzoekers nog een derde functie van strigolactonen. Als plantenhormoon onderdrukken ze de uitgroei van scheuten in de oksels van de planten. Zonder strigolactonen ontstaan bossige planten met tal van zijscheuten. Een tomatenplant zonder dit groei controlerend hormoon heeft een onstuimige groei met talrijke ongewenste zijtakken. Deze worden niet voor niets ‘dieven’ genoemd; met hun groei ‘stelen’ ze veel voedingsstoffen van de vrucht.

Samen met collega’s van de universiteiten van Zürich en Fribourg bogen onderzoekers van het Laboratorium voor Plantenfysiologie van Wageningen UR zich over wat er in de plant gebeurt nadat strigolactonen in de cellen zijn aangemaakt. De plant transporteert het hormoon op de een of andere manier vanuit een plantencel naar andere cellen en naar de bodem. Maar hoe?

De onderzoekers vonden in de plant een specifiek eiwit betrokken bij het transport van strigolactonen. Ze toonden aan dat in planten waar dit eiwit niet werkt, minder strigolactonen in de bodem belanden, terwijl de hoeveelheid strigolactonen in de wortel van de plant niet veranderde. Zoals verwacht werden deze planten ook minder belaagd door parasieten. Helaas waren deze planten ook minder aantrekkelijk voor mycorrhiza en vertoonden ze ook meer zijtakken. De onderzoekers zijn van mening dat de ontdekking van dit eiwit zal bijdragen aan het inzicht in hoe strigolactonen betrokken zijn bij deze drie verschillende functies.

Omdat de Wageningse onderzoekers vooral geïnteresseerd zijn in de interactie met de parasiet zoeken ze naar mogelijkheden om de aantrekkende kracht op de parasieten tegen te werken, zonder positieve effecten op mycorrhiza of de remming van vertakking te verliezen. Als eerste stap zou bijvoorbeeld het transport richting de bodem, maar niet in de plant, geremd kunnen worden. Hierdoor zouden alleen de functies van de strigolactonen in de bodem beïnvloed worden zonder effect op de vertakking van de plant.

Selectie

In de gewasveredeling is in de loop der tijd wellicht onbewust geselecteerd op rassen met een hoog gehalte aan strigolactonen. Dat komt doordat telers een voorkeur hebben voor onvertakte rassen van sorghum, maïs en gierst. Deze zijscheutarme planten hebben naar nu aannemelijk wordt, hoge gehaltes aan strigolactonen, waarvan een grote dosis in de bodem doordringt en meer en meer agressieve parasietzaden doet ontwaken. Hoewel strigolactonen op arme landbouwgrond ook de fosfaatopname via de mycorrhiza bevorderen kan dat de schade door de parasieten niet altijd compenseren.

Het werk van de Wageningse onderzoekers is gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Publicatie

Tobias Kretzschmar, Wouter Kohlen, Joelle Sasse, Lorenzo Borghi, Markus Schlegel, Julien B. Bachelier, Didier Reinhardt, Ralph Bours, Harro J. Bouwmeester & Enrico Martinoia. Nature on line 7 maart 2012 (in druk 15 maart).

Noot voor de redactie

Nadere informatie bij dr. Wouter Kohlen (voorheen Wageningen UR, tegenwoordig: Max-Planck-Gesellschaft, Keulen), tel. +31 6 5012 1106, e-mail kohlen@mpipz.mpg.de